Тепло из воздуха: Тепло из воздуха? Как это работает – ТЕРМОСИСТЕМЫ

Тепло из воздуха? Как это работает – ТЕРМОСИСТЕМЫ

Чем отличается обычный кондиционер от теплового насоса воздух-воздух? Исходя из определения холодильной машины — ничем. Кондиционер — частный случай теплового насоса. И тот, и другой осуществляют перенос тепловой энергии. Однако, тепловыми насосами принято называть оборудование, изначально спроектированное и рассчитанное, в первую очередь, для использование в качестве источника тепла при низких температурах.

С развитием технологий, тепловые насосы воздух-воздух становятся все более популярными в странах с суровым климатом. Норвегия, Швеция, Финляндия — в этих северных странах доля продаж оборудования воздух-воздух превысила все остальные типы тепловых насосов вместе взятые (см.рис.1).

Почему?

Тепловой насос воздух-воздух является наименее затратным способом отопления. Популярность обусловлена доступной стоимостью оборудования, а монтаж не сложнее монтажа обыкновенного кондиционера, однако имеет свои характерные особенности.

Использование современных тепловых насосов Cooper&Hunter позволяет эффективно обогревать помещения при температурах за окном -25…-30Со.

Обогрев происходит за счет отбора энергии окружающего воздуха. Естественно, чем ниже температура наружного воздуха, тем меньше энергии он содержит. Для получения необходимого ее количества приходится прокачивать через теплообменник большее количество воздуха. Конечно, для этого необходимы нестандартные технические решения, что и отличает тепловые насосы Cooper&Hunter от обычных кондиционеров.

Наружные блоки тепловых насосов Cooper&Hunter выполнены с теплообменниками увеличенного размера. Идеально отбалансированные крыльчатки вентиляторов смоделированы и изготовлены с прецизионной точностью с учетом максимальной эффективности и оптимальной аэродинамики. Бесступенчатое плавное изменение оборотов вентилятора достигается за счет применения инверторных двигателей постоянного тока с электронным управлением. Помимо оптимизации воздушного потока с точки зрения энергоэффективности, такое решение позволяет уменьшить производимый блоком шум.

Немаловажное значение имеет и логика управления. В отличие от стандартных кондиционеров, где разморозка наружного блока происходит строго по таймеру через равные промежутки времени (фактически вслепую), инженеры Cooper&Hunter разработали алгоритм запуска режима разморозки по показателям температуры и давления фреона в системе. Таким образом, режим разморозки запускается исключительно тогда, когда это требуется, увеличивая безостановочные интервалы работы и исключая колебания температуры в помещении.

Естественно, только топовые компрессоры последнего поколения способны надежно и бесперебойно обеспечивать работу теплового насоса. Компания Cooper&Hunter использует в своем оборудовании компрессоры Daikin, Mitsubishi Electric, Gree. Не удивительно, что показатели энергоэффективности при работе на тепло (СОР) достигает значения 5,45 (модель CH-S09FTXHV-B). Это означает, что на 1кВт электроэнергии тепловой насос выдаст 5,45кВт энергии тепловой.

А теперь произведем некоторые расчеты:

Для юридических лиц при использовании электричества для целей обогрева, необходимо осуществлять двойной учет, при котором тариф на электроэнергию для отопления фактически в 3 раза выше стандартного (0,17$ и 0,51$). Если вы уже обогреваетесь электричеством, то вы знаете сколько энергии (и денег) уходит ежемесячно. Сумма в 400$ в месяц за отопление небольшого павильона вполне реальна — это соответствует потреблению примерно в 800 кВтч.

Тепловой насос (равно как и кондиционер) не включен в число электронагревательных устройств, применяемых для целей электроотопления, указанных в п.20 Положения о порядке выдачи органами государственного энергетического надзора заключений на использование электрической энергии для целей нагрева, утвержденного постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 24 февраля 2006г. № 269. Ему не требуется отдельный учет.

Таким образом, во-первых: тепловой насос Cooper&Hunter будет потреблять электроэнергию по тарифу в 3 раза меньшему, чем при использовании электрообогревателя; а во-вторых, он “сожрет” электроэнергии в 4-5 раз меньше при прочих равных условиях. Выходит, что затраты на отопление можно снизить в 12-15 раз! Вместо 400$ платить 30$? Фантастика? Нет. С Cooper&Hunter это реальность.

Срок окупаемости оборудования по сравнению с использованием электрообогревателей составит 2-3 месяца отопительного сезона. А ведь вы еще получите возможность наслаждаться комфортным воздухом в жаркую пору года, расширенные функции управления температурой, включение и отключение по таймеру, продвинутую фильтрацию воздуха по технологи “холодная плазма” и т.д.

И для обычных граждан вопрос экономии электроэнергии также становится актуальным. Дифференцированный тариф при превышении социального лимита в 300 кВтч в месяц способен нанести существенную брешь в бюджете. А тариф на электроэнергию для целей отопления при установленном оборудовании мощностью свыше 5кВт попросту разорителен. Да и не у всех позволяет подведенная мощность электросетей организовать полноценное отопление электричеством. Неужели буржуйка, пусть и с приставкой “евро-”, — единственное решение?

Выход есть! Установив тепловой насос Cooper&Hunter, вы забудете о непосильных счетах за электроэнергию, а дрова понадобятся только для создания уюта и романтической обстановки у камина.

В линейке, предлагаемой нашей компанией, есть тепловые насосы воздух-вода, позволяющие организовать полноценное отопление и горячее водоснабжение дома.

Осталось только выбрать оборудование и начать получать тепло из воздуха!

➤ Тепло из воздуха

Тепловые насосы воздух — вода

«К нам обратился хозяин дома площадью 250 кв. м, и мы посчитали, что установка теплового насоса стоила бы ему 12000 евро, а потребляемая устройством электроэнергия — 350 гривен в месяц. Мужчина сказал, что подумает и перезвонит. Вскоре позвонил. Рассказал, что уже провел газ, заплатив (вместе с оформлением документов, покупкой котла) шесть с половиной тысяч евро. Подсчитал, что отопление будет стоить ему 4000 гривен в месяц. Теперь хочет тепловой насос, но и вложенных в проведение газа денег жалко. Говорит, что попал в патовую ситуацию. И сетует, почему мы тогда его не убедили.
Это пример, когда дело не в нехватке средств. Есть жители, которые устанавливали тепловые насосы еще 5 — 6 лет назад, когда газ был дешевый, потому что не хотели зависеть от него », — такую ​​историю рассказал Александр Ворощук, главный инженер предприятия«Институт тепла без газа», которое устанавливает эти устройства.

В мире тепловые насосы (грунтовые и воздушные) приобретают все большую популярность, вытесняя твердотопливные котлы, не говоря уже о газовых. В Украине пока эксплуатируют сравнительно мало тепловых насосов, что, с одной стороны, обусловлено достаточно значительной стоимостью устройств, а с другой, недостатком информации. Директор предприятия «Солар-Львов» Роман Бабьячок отмечает, что убедить украинского потребителя приобрести солнечные фотомодули или вакуумные коллекторы зачастую помогает то, что предприниматель установил их в собственном доме и может наглядно показать счета, подтвердив таким образом экономическую выгоду.

Сначала — капиталовложения, затем — экономия

«Я посчитал, что солнечная станция окупится мне за шесть лет, благодаря зеленому тарифу. Зарегистрировав станцию ​​в облэнерго, гарантированно будете получать средства по зеленому тарифу, который для граждан сейчас составляет 5,36 грн («зеленый» тариф на электроенергию, которая вырабатывается из солнечной энергии генерирующими установками частных домовладельцев, установленная мощность которых не превышает 30 кВт)) », — рассказал Роман Бабьячок.

За 10 месяцев работы его станция сгенерировала 11 мегаватт энергии, а облэнерго выплатило 40 000 гривен. Однако зарубежных партнеров интересуют не столько выплаченные средства, сколько объем сэкономленного углекислого газа.

«Только солнечная энергетика уменьшает выбросы СО2 в атмосферу. Так вот, моя станция сэкономила более 7 тонн СО2 по сравнению со станцией, которая сжигает уголь для производства электроэнергии », — сообщил Бабьячок. По его словам, в сочетании с солнечной станцией идеально работает тепловой насос. Энергия солнца обеспечивает работу воздушного или грунтового насоса, дает независимость от источников энергии, которые предлагает государство, а также от возможного повышения тарифов. К слову, есть люди, которые экономят расходы, используя самодельные устройства накопления солнечной энергии.

Солнечные коллекторы в гостиничном комплексе «Галактика» в г.Винники установили четыре года назад  и окупились они за два года (чем большая площадь, тем быстрее окупаемость). Ежедневно здесь используют 6 тонн горячей воды. Когда для ее нагрева использовали газ, то за месяц платили 32 000 гривен, а теперь это было бы гораздо больше, подсчитал Андрей Удовиченко, технический директор фирмы «Экосистем», которая устанавливает солнечные коллекторы. Или еще такие подсчеты: за месяц хозяйство потребляет 250 кВт / ч. электроэнергии (насосы для коллекторов, освещение, кондиционеры) и платит 500 гривен. Если бы покупали горячую воду у города, 6 кубометров горячей воды стоили бы «Галактике» 466 грн в сутки и 14000 грн в месяц.

Курортное хозяйство «Озерный край» в г.Пустомыты установило тепловые насосы, разместив трубы в водоемах, что позволило сэкономить на бурении. Чтобы обогревать и обеспечивать горячей водой 1800 кв. м, заплатили за систему 25000 евро. Теперь не потребляют газа (ранее на всё шло  тысячу кубов в месяц) и уменьшили количество используемой электроэнергии. Насос потребляет 12 кВт / ч, что равно по мощности потребления  нескольким утюгам. Кроме того, отопление от тепловых насосов значительно качественнее, потому что газовый котел даже на максимуме не всегда давал комфортную температуру. А еще стоит перечислять в деньги такие показатели, как комфорт, безопасность, экологичность, говорят эко-активисты. По внешнему виду и по размеру тепловой насос  похож на холодильник,  работает тихо и управлять им можно дистанционно, в том числе со смартфона.

Рядом с курортным хозяйством, в частном доме, площадью 160 кв. м тепловой насос потребляет 2 кВт электроэнергии. Его установка стоила около
10000 евро.

Украинские предприниматели имеют возможность присоединиться к проекту ООН по промышленному развитию (ЮНИДО) при поддержке Глобального экологического фонда (ГЭФ) по повышению энергоэффективности и стимулирование использования возобновляемой энергии, который длится до мая 2016 (информация — на сайте проекта). «Мы поддерживаем инициативы в области сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Но поддерживаем только те хозяйства, которые стремятся самостоятельно решить насущные проблемы энергоэффективности, а также пытаются внедрить современные технологии альтернативного отопления и развиваться на основе инновационных подходов, — комментирует национальный координатор проекта ЮНИДО Игорь Кирильчук. — То есть предприятие вкладывает свой труд и средства, а проект дофинансируется необходимым для дальнейшего развития и совершенствования ».

Индивидуальное отопительное счастье

Технологию тепловых насосов изобрели лет сто назад, с тех пор принцип работы у них не изменился, рассказал господин Ворощук. Он добавил, что в 60-х годах в СССР планировали устанавливать тепловой насос, вместо «буржуек», которые стояли тогда в наших «хрущевках», где жгли углем и дровами. Но 1964 на Ямале нашли газ и с тех пор началась енергозависимость  Украины. Во львовских новостройках сейчас устанавливают индивидуальное отопление с газовыми котлами. Как показывает опыт жителей этих домов, в условиях комфортной температуры помещения, они платят меньше, чем те, у кого центральное отопление, которое очень часто не дает нужной температуры (в квартире или слишком тепло, или слишком холодно).

Является ли возможным, а также целесообразным  переход в будущем домов с центральным отоплением на индивидуальное? Руководитель отдела энергоменеджмента управления Львовского городского совета Иванна Гаврилко по этому поводу отметила: «Переход на индивидуальное отопление в пределах города губителен и для окружающей среды, и для кошелька жителей. Жители дышат выбросами от сжигания газа. В бытовых котлах коэффициент сгорания значительно ниже,и  как следствие — большее количество выбросов. Также не стоит забывать о вреде для здоровья угарного газа.

Если довести систему центрального отопления до состояния, при котором можно адекватно регулировать потребление тепла, то это очень удобный и экономически конкурентный способ обогревать свои жилища. В новостройках устанавливают индивидуальное отопление, но исключительно из-за того, что тарифы у нас необоснованно завышены ».

Как сообщил представитель компании «Институт тепла без газа», есть предварительная договоренность со строительной организацией, уже в сентябре квартиры одного подъезда новостройки оборудуют тепловыми воздушными насосами, и новоселы смогут воспользоваться преимуществами индивидуального отопления и избежать недостатков, связанных с потреблением газа. Между тем инициативные жители могут объединяться и создавать энергетические кооперативы, отмечает руководитель Центра по энергосбережению при Львовском центре науки, инноваций и информатизации Василий Прусак. Один тепловой насос способен обогревать несколько частных домов, его можно разместить на крыше многоэтажки, если жители договорятся. В городах устанавливают в основном не грунтовые, а воздушные тепловые насосы, которые работают до минус 25 градусов. Их эффективность немного уменьшается, когда на улице от минус 15 до минус 25 градусов.

Между тем, чтобы решить проблему с перегревом центральной сети, горсовет за гранты планирует установить более тысячи индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) в жилых домах Сиховского района, рассказала чиновница. После соответствующих согласований процедуры, за деньги от Киотского протокола планируется установить такие ИТР в большинстве домов Шевченковского района. В идеале впоследствии этими пунктами должны оборудовать все дома с центральным отоплением. Как это работает? «Система позволяет регулировать количество тепловой энергии, поступающей в дом из магистрального теплопровода. Каждый дом выставляет температуру, которой хочет придерживаться в комнатах. Скажем, жители договариваются снизить представление тепла днем, когда большинство на работе. Или решают, что комфортной для сна является температура плюс 19 градусов », — пояснила Иванна Гаврилко. Конечно, вариант не идеален, ведь может ущемлять права меньшинства (тех, кто днем ​​дома, кто поздно ложится спать или просто имеет другие температурные предпочтения). Однако говорят, что он все-таки работает и позволяет потреблять меньше газа.

Жители многоэтажек сталкиваются также с проблемой разницы температуры на нижних и верхних этажах. По словам госпожи Гаврилко, для ее решения специалисты советуют хорошо промывать стояки; обеспечивать достаточный уровень давления (благодаря разнице температур на входе и выходе), одновременно проследив, чтобы не было вмешательства в сеть, например дополнительных батарей на верхних этажах; в межотопительный сезон модернизировать жилье (проще — установив на батареях байпас с терморегулятором, чтобы не было перегрева в верхних помещениях).

Тепло из канализации

На вопрос о сотрудничестве с местными властями собеседники основном высказываются скептически. «Тяжелые на подъем», «коррупция, откаты», «сидят на газе», «интересуются предложениями, как будто  изучают цены», «три года назад в одной из школ или садиков на средства гранта и городского бюджета установили солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне, но не сделали системы отопления помещения бассейна, поэтому он не начал работать », — такие комментарии по этому поводу.

Представители фирмы, которая устанавливает тепловые насосы, имеют немало идей сотрудничества с городскими властями: «Предлагаем забирать тепло из городской канализации и обогревать им школы, садики». Таких проектов сейчас немало в Германии и Швейцарии и мы знаем, как их реализовать в условиях Львова. Предлагали «Львовводоканалу», но там говорят, что это невозможно. Еще одно наше предложение — забирать тепло из городской магистрали водоснабжения (вместо 10-12 градусов будет 8) и обогревать дома (наши партнеры в Литве реализовали такой проект для нескольких зданий). Также можем брать тепло из вентиляции в подъезде, и обеспечивать квартиры горячей водой ».

В комментарии «Ратуши» руководитель отдела энергоменеджмента управления ЛГС Иванна Гаврилко отметила: «Прежде чем внедрять мероприятия по энергоэффективности (энергоэффективного оборудования, возобновляемой энергетики), надо позаботиться об энергосбережении, то есть довести до разумных пределов потребление тепла, электроэнергии, установить хорошие окна (а не те, которые считают энергосберегающими, а на самом деле это простые металлопластиковые окна, которые не имеют таких свойств). Иначе суммы на средства по энергоэффективности будут колоссальные. Надо все продумывать, нет универсального решения, где-то есть какие-то ограничения, где есть лучшие варианты.

Проекты использования тепла канализации прорабатываем постоянно. Систему городской канализации строили, не учитывая потребности отбирать дополнительное тепло, поэтому если забирать слишком много, возможно замерзание. Но такое сотрудничество реально, если все хорошо просчитать и если бы нашелся инвестор, было бы супер. Однако все надо делать поэтапно. Прежде чем забирать тепло, надо решить проблему с очистными сооружениями, на которых продолжается реконструкция. Есть проект (он на стадии внедрения) по построению на очистных сооружениях биогазовых установок. Проект очень дорогой, но будет иметь хороший результат, потому что обеспечит утилизацию канализационных вод и даст дополнительную энергию в виде биогаза, который возможно затем сжигать и получать дополнительное тепло и электрическую энергию ».

Наталья Дудко, газета «ратуша», Опубликовано: 11.06.15р., Фото с сайта photo-lviv.in.ua,
адрес статьи: http://www.ratusha.lviv.ua/index.php?dn=news&to=art&id=4116

Рекуперация тепла

Рекуперация тепла (на латыни recuperator — снова приобретающий, отвоёвывающий, снова овладевающий), возврат (полностью или частично) теплового потенциала, используемого в том или ином технологическом цикле, для вторичного применения.

Рекуперация тепла (на латыни recuperator — снова приобретающий, отвоёвывающий, снова овладевающий), возврат (полностью или частично) теплового потенциала, используемого в том или ином технологическом цикле, для вторичного применения.

Рекуперация тепла, применительно к вентиляции, это процесс теплопередачи, при котором тепловая энергия вытяжного воздуха посредством контакта с теплообменным устройством переходит к свежему приточному воздуху, за счёт чего происходит его нагрев. Теплообменное устройство называется рекуператором, причём, в последнее время, этим термином называют как теплообменник (об их типах ниже), так и более сложное устройство для рекуперации воздушного тепла. Итогом такого процесса является выброс зимой на улицу уже охлаждённого воздуха и подача в помещения уже подогретого.

Совершенствование строительных норм, появление новых строительных материалов, технологий строительства и увеличение потребности в комфорте ужесточает требования к инженерным системам вновь возводимых зданий, в том числе к вентиляционным системам, делают естественной минимизацию энергопотребления для этих систем. Пережитком ушедшего века можно считать механическую вытяжку и естественный приток. Такой метод низкозатратен и на этапе проектирования и строительства позволял экономить на капитальных затратах. По старым строительным нормам воздухообмен в помещениях осуществлялся следующим образом. Вытяжная вентиляция, естественная, за счёт разницы давления, или принудительная, создавала внутри помещений разрежение воздуха и, для его компенсации, через щели и неплотности в окнах и дверях воздух снаружи попадал в комнаты. С началом отопительного сезона поступающий воздух нагревался системой отопления, спроектированной с колоссальным запасом, с учётом такого нагрева. Эксплуатационные затраты на содержание зданий при такой системе отопления и вентиляции, конечно, колоссальны. При этом, воздухообмен в помещениях нормируется весьма условно (советская система здравоохранения совершенно справедливо рекомендовала, по возможности, держать открытыми форточки в жилых помещениях). Развитие строительных технологий привело к появлению оконных и дверных пакетов, закрывающихся герметично. Такие окна и двери стали значительно экономить тепловую энергию, но сделали практически невозможным воздухообмен в помещениях. Вдобавок, в результате применения современных строительных материалов, значительно снижается воздухопроницаемость стен. Находиться в таких помещениях, а, тем более, регулярно проживать в них без системы воздухообмена стало крайне небезопасно для здоровья. Появилась необходимость оборудовать помещения принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. Что, в свою очередь, вновь увеличило нагрузку на систему отопления за счёт регулярного нагрева приточного воздуха. А появившиеся и повсеместно распространившиеся системы кондиционирования получают дополнительную нагрузку в жаркий период, так как происходит обратный процесс – на улицу регулярно выбрасывается уже не нагретый, а охлаждённый воздух помещений. То есть, вновь вернулись к отоплению улицы, к которому теперь добавилось и кондиционирование её в летний период. Стремительно дорожающие для потребителя коммунальные услуги и ухудшающееся здоровье населения поставили перед выбором — на чем экономить? Зачем нагревать в помещениях воздух, если он тут же выбрасывается на улицу? С другой стороны, растущее количество аллергиков и астматиков говорит о том, что герметичные помещения небезопасны. Ответ очевиден – необходимо использовать такую вентиляционную систему, в которой тепло, требуемое для подогрева холодного внешнего воздуха, будет отниматься у использованного вытягиваемого воздуха. И, соответственно, наоборот, в жаркую погоду при кондиционировании. То есть – вентсистему, в которой применяется рекуперация тепла.

Рекуператор воздуха – приспособление, которое осуществляет энергосберегающую функцию, так как позволяет нагревать холодный нагнетаемый воздух, используя тепло отработанного вытяжного. Что, в свою очередь, даёт возможность экономить в отопительно-вентиляционной инженерной системе, так как снижает нагрузку на отопление в части нагрева приточного воздуха. Нагрев же приточного воздуха может составлять до половины всей отопительной мощности при однократном обмене воздуха в помещениях и, конечно, занимать львиную долю отопительной мощности при многократном (3-х, 5-и и 10-и) обмене воздуха. Таким образом, промышленный рекуператор воздуха (на производствах с многократным обменом воздуха) ещё более жизненно необходим, чем рекуператор для частного дома.

Рекуператор воздуха делится на нескольких типов.

Пластинчатый рекуператор воздуха

Вытягиваемый и свежий поступающий воздух двигаются поперёк или противотоком во множестве плоских каналов, образованных пластинками из теплопроводного материала, через который, не смешиваясь, обмениваются теплом. Пластинчатые рекуператоры имеют особенность, связанную с тем, что пластины одновременно контактируют с тёплым и холодным воздухом – в результате такого контакта, при значительной разнице температур, на пластинах будет оседать влага, которая, при понижении температуры, может превратиться в лёд. Поэтому пластинчатый рекуператор воздуха должен оснащаться системой отвода конденсата и системой оттаивания. Пластинчатые рекуператоры имеют достаточно высокий показатель эффективности – от 50% до 75%. Они получили достаточно широкое распространение из-за своей относительной дешевизны.

эффективность 50-65% эффективность 60-75%

Роторный рекуператор воздуха

Ротор рекуператора изготавливается из теплопроводного материала. Вращаясь между потоками вытяжного и приточного воздуха, он осуществляет передачу тепла. Роторный рекуператор воздуха не является изолированной системой, поэтому нужно учитывать, что при наличии запахов или вредных примесей они могут попадать в приточный воздух. Хотя некоторые производители заявляют о том, что производимые ими роторные рекуператоры воздуха не допускают смешивания, на практике порядка 15% вытяжного воздуха попадает в приточный канал. Для бытовых помещений это вполне допустимо, но не подходит, например, для вредных химических производств. Степень рекуперации тепла можно регулировать изменением скорости вращения ротора. Роторные рекуператоры демонстрируют высокий показатель эффективности (70-85%), а также отличаются достаточно высокой ценой. Существуют как в промышленном, так и бытовом исполнении.

эффективность 70-85%

Рекуператор воздуха с промежуточным теплоносителем

Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, один из которых располагается в приточном канале вентиляции, а другой в вытяжном. Между ними в замкнутой системе циркулирует антифриз, который в теплообменнике вытяжного канала аккумулирует тепло, а в теплообменнике приточного его отдаёт. Таким образом и происходит рекуперация тепла. Риск передачи запахов и загрязнений в такой системе отсутствует. Теплообмен можно регулировать, изменяя скорость протока антифриза и величину воздушного потока.

Камерный рекуператор воздуха

Основу данного рекуператора воздуха составляет камера, разделённая заслонкой. Заслонка регулирует движение воздушных потоков с таким расчетом, что тёплый вытяжной воздух нагревает стенки камеры, через которые затем пропускается приточный. Благодаря этому в системе осуществляется рекуперация тепла. Такая система не является изолированной и допускает смешение потоков воздуха, но имеет высокий показатель эффективности – порядка 70-80%.

Рекуператор воздуха — тепловые трубы

Такой рекуператор представляет собой замкнутую систему трубопроводов, закачанных хладагентом, который в результате нагревания вытяжным воздухом испаряется, а при контакте с холодным приточным воздухом вновь конденсируется и принимает жидкое агрегатное состояние. Показатель эффективности рекуперации тепла находится в пределах 50-70%.

Рекуператор воздуха, применяемый в системе вентиляции, позволяет добиться значительного снижения нагрузки на отопительную систему. Однако, даже применение рекуператора требует обычно использования дополнительных секций в системе вентиляции. Для подогрева приточного воздуха применяются электрические нагревательные элементы или жидкостные калориферы, а для охлаждения приточного воздуха до заданной температуры – центральные кондиционеры или чиллеры.

ТЭН после рекуператора в режиме «нагрев»

Гликолевый калорифер вместе с рекуператором в режиме «кондиционирование — нагрев»

Применение классических типов рекуператоров воздуха в системах вентиляции даёт возможность вторично использовать от 45% тепла вытяжного воздуха. Однако развитие систем рекуперации не стоит на месте. Способы и эффективность рекуперации тепла вытяжного воздуха для сохранения его внутри обслуживаемых помещений постоянно совершенствуются. Результатом такого развития является, например, система с термодинамической рекуперацией тепла (тепловой насос «воздух – воздух» используется совместно с пластинчатым или роторным рекуператором), которая использует контур теплового преобразователя с прямым расширением, размещаемый в виде фреоновых теплообменников в вытяжном и приточном канале приточно-вытяжной установки после классического пластинчатого (или роторного) рекуператора. Такая система, после теплообмена непосредственно в рекуператоре, позволяет получить с вытяжного воздуха ещё какое-то количество тепла для передачи приточному, доводя общий показатель эффективности до 95-100%. Таким образом удаётся добиться максимально комфортной, то есть – заданной, температуры приточного воздуха почти без расхода энергоресурсов.

Ещё одно неоспоримое преимущество термодинамической или активной рекуперации тепла – исключается потребность в дополнительных секциях нагрева и охлаждения.

Использование теплового насоса «воздух – воздух» в сочетании с рекуператором

Специалистами УКЗТН SunDue разработаны установки, сочетающие в себе устройства приточной и вытяжной вентиляции, рекуператор воздуха и тепловой насос «воздух – воздух» для активной рекуперации. Приточно-вытяжные рекуперативные установки SDAR являются отличным универсальным решением для организации системы вентиляции с рекуперацией тепла в современных зданиях и сооружениях.

Весь модельный ряд приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла по своим характеристикам оптимально подходит для реализации проектов приточно-вытяжных вентиляционных систем любых зданий и помещений бытового, служебного или промышленного назначения за счет использования технологии «активной» рекуперации тепла (встроенная секция охлаждения или нагрева тепловым насосом «воздух – воздух»). Поистине колоссальный эффект энергосбережения демонстрируют промышленные установки SDAR. Причём, чем больше производственные мощности или выше требования к воздухообмену – тем значительнее экономия. Достаточно сказать, что по нормам воздухообмена в ряде промышленных производств (металлургия, химическое производство, кузнечные цеха) и в аспирационных системах требуется 5-10-кратный обмен воздуха ежечасно! Проекты промышленной вентиляции с использованием ПВУSDAR достаточно быстро окупаются.

В бытовых приточно-вытяжных установках SDAR используются ЕС-кулеры, которые, имея увеличенное давление воздуха и перекачиваемый объём, потребляют до четверти меньше электрической энергии по сравнению с идентичными асинхронными электродвигателями.

Промышленная линейка установок для регулирования производительности комплектуется частотными преобразователями.

Также опционально модели можно дооснастить инверторами и дополнительными теплообменниками, идеально приспособив установку к требованиям конкретного проекта.

Проектирование же системы вентиляции с установкой SDAR позволяет предложить пользователю совершенную вентиляционную систему.

Однако, опыт рекуперации тепла не заканчивается на системах вентиляции. Применение теплонасосных систем позволяет осуществлять рекуперацию тепла в технологических процессах.

Так, в частности, специалистами компании Тепло-Heat совместно с инженерами УКЗТН SunDue в прошлом году была разработана и предложена система водоподготовки для рыбозавода, расположенного у ГРЭС. Проблема заключалась в том, что для разведения мальков и содержания молоди рыбозаводу требовалось ежечасно менять в двух бассейнах 200 кубических метров воды, которая поступала с ГРЭС с температурой 10 градусов по Цельсию, а требовала нагрева и поддержания 16-18 градусов по Цельсию. Была предложена схема использования теплонасосной установки с выходной мощностью до 1 МВт. В качестве источника тепла была выбрана оборотная вода с ГРЭС и использованная подогретая сбросная вода рыбозавода для рекуперации тепла.

Впрочем, тема утилизации тепла жидких сред для повторного использования заслуживает отдельной статьи.

Достаточно сказать, что применение данной схемы снижает ежегодные эксплуатационные затраты на водоподготовку рыбозавода в 3 раза.

Принцип работы теплового насоса, как работает тепловой насос

Как устроен геотермальный тепловой насос внутри

Виды тепловых насосов

Какие бывают виды тепловых насосов в в зависимости от источника тепла? Они делятся по способу отбора тепла из окружающей среды.

• Геотермальные. Переносят тепло грунта и\или грунтовых вод в дом
• Воздух-вода. Переносят тепло атмосферного воздуха в систему отопления.
• Рекуператоры вторичного тепла: отбор тепла вытяжного воздуха, стоков канализации, другого бросового тепла

Тепловой насос с вертикальными скважинами (зондами)

Отбор тепла скважины

При отсутствии большой площади прилегающей территории, устанавливается вертикальный теплообменник (зонд) для работы с геотермальным вариантом. Это наиболее компактный и популярный способ, который позволяет сохранить целостность ландшафта. Температура грунта на глубине бурения скважины стабильно находится на уровне +10ºС, поэтому эффективность таких тепловых насосов с вертикальным теплообменником выше. Недостатком является необходимость проведения бурильных работ, что повышает цену данного вида системы. При использовании в качестве источника тепла скважины, в нее опускается зонд из полиэтиленовой трубы, имеющий U-образную форму. Не обязательно использовать одну очень глубокую скважину, можно пробурить несколько неглубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.

Преимущества:

• Компактная система, не требующая большого участка
• Самая эффективная с точки зрения температур. Стабильная температура на протяжении всего года.
• Возможно реализация пассивного кондиционирования путем сброса летом тепла в скважин
• Нет необходимости в большом участке
• Не влияет на участок

---

Грунтовый тепловой насос

Бурение скважин под тепловой насосГрунтовый горизонтальный коллектор

Тепловой насос собирает тепло грунта с помощью коллектора, уложенного рядом со зданием на глубину около метра. Горизонтальный контур собирает солнечную энергию, накопившуюся за лето в грунте. Коллектор геотермальной отопительной системы размещается горизонтально глубже уровня промерзания почвы. Такой способ позволяет добиться высокой энергоэффективности, так как температура на глубине залегания коллектора колеблется от 3 до 12ºС. Но монтаж горизонтального теплообменника требует наличия значительной земельной площади и может повредить уже обустроенную придомовую территорию. Также из возможных минусов: Ваш газон позеленеет после зимы на пару недель позже, чем у соседа 🙂
Преимущества:

• Более низкая стоимость установки по сравнению с вертикальным контуром заземления
• Может также использоваться для извлечения тепла из озер
• Контур поддерживает постоянную температуру в течение года
• При реализации кондиционирования с помощью теплового насоса, в некоторых случаях, нужно устанавливать активный блок кондиионирования

Горизонтальный коллектор

---

Спиральный коллектор

Спиральный коллектор является комбинацией между вертикальными скважинами и горизонтальным коллектором. Применяется там, где в силу геологических причин бурение очень дорогое (например, залегание гранитной плиты). Дороже чем вариант горизонтального коллектора, так как требует предварительного изготовления спиралей более тонкой трубы (обычно 25 мм) высотой от 2 до 3 метров. Также возникает необходимость сборных колодцев, так как из-за уменьшения диаметра увеличивается общая длинна трубы в системе.

Тепловой насос вода-вода

Тепло грунтовых вод, тепло реки, тепло моря

Вода выкачивается с первой скважины по течению, через промежуточный теплообменник, отбирается тепло у воды (дельта температур 3-4 градуса). Затем вода сбрасывается во вторую скважину ниже по течению грунтовых вод.
К минусам можно отнести постоянное обслуживание системы, а также непрогнозируемое изменение геологических и водоносных параметров (дебит и состав воды в скважине может меняться в худшую сторону).

Аналогичная система может использоваться с глубоководной рекой. А также с морем, но это уже более сложная система с дорогим титановым теплообменником и фильтрацией, данная система оправдана только в промышленных масштабах.

---

Принцип работы теплового насоса воздух вода

Отбор тепла наружного воздуха

Наиболее часто встречающийся тип “воздух-воздух” – это традиционные кондиционеры. А для работы с водяной системой отопления (радиаторы или теплые полы) применяются системы воздух вода Thermia iTec. Они извлекают тепло посредством обдува атмосферным воздухом теплообменника в наружном блоке. Внутри теплообменнника циркулирует более холодный фреон. За счет того, что фреон более холодный, чем атмосферный воздух, происходит отбор тепла из воздуха. Данная модель может работать до -25 градусов наружного воздуха.

---

Рекуперация тепла вытяжного воздуха

Утилизация тепла вытяжки

Энергия отбирается от теплого вытяжного воздуха из здания. Это может быть тепло, как с вытяжного воздуховода (или шахты) естественной вытяжки, так и с принудительной системы вентиляции с рекуперацией. В таком случае это будет вторая ступень рекуперации тепла после основного рекуператора.

Какие могут быть схемы утилизации (рекуперации) тепла вытяжного воздуха с тепловым насосом?

Для небольших зданий, в том числе частных домов, в дополнение к геотермальному тепловому насосу устанавливается специальный аксессуар Thermia Vent, который является теплообменником типа “воздух-вода”. Обдуваемый вытяжным воздухом, он дополнительно нагревает входящий теплоноситель со скважин, повышая COP теплового насоса.

Для больших зданий, где объем тепла в вытяжном воздухе существенный, можно установить промышленный тепловой насос Thermia Mega, полноценно обеспечивающий горячей водой здание или частично его отапливая. Также данная система актуальна для предприятий с бросовым теплом от технологических процессов. Особенно эффективно работает с такой системой инверторный тепловой насос, который подстраивают свою мощность под текущее количество отбираемого технологического тепла вытяжки в данной момент.

Преимущества:

• Снижает стоимость установки в целом (меньше скважин)
• Встраивается в существующую систему вентиляции
• Улучшает COP теплового насоса
• Повышает категорию здания до отметки энергоэффективности “А”

Отопление дома

«Зачем отапливать весь дом, когда можно спать в пуховике?» (китайская мудрость).

Современная концепция отопления подразумевает, что для того чтобы согреть человека, надо прежде всего согреть воздух в котором он находится. Для этого существует три механизма: тепловое (инфракрасное) излучение от нагретой поверхности, конвекция и, наконец, непосредственная передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому. При использовании любого устройства отопления, действуют все три механизма, но с разным долевым участием. Рассмотрим эти механизмы по отдельности.

Излучательная передача тепла происходит от любого нагретого тела, и чем сильнее оно нагрето, тем сильнее тепловое излучение. В качестве примера устройств, в которых преобладает этот механизм обогрева можно привести, прежде всего, СОЛНЦЕ, ИК-обогреватели (с отражателями), открытый огонь, поверхность разогретой металлической печи(хотя здесь в сравнимой пропорции действует и 2-й механизм). Это излучение воспринимается нашим телом как тепло. Попадая  на другие предметы, это излучение также нагревает их, а от этих нагретых тел в результате вторичных процессов уже нагревается воздух, соприкасающийся с ним. И здесь вступает в дело:

Второй механизм — Конвекция, который подразумевает, что нагретый воздух, будучи менее плотным (или более легким) поднимается вверх, а охлажденный опускается вниз, причем понятия нагретый и охлажденный являются относительными по отношению друг к другу. В результате этого процесса происходит активное перемешивание нагретых и охлажденных слоев воздуха друг с другом, при соприкосновении которых в игру вступает:

Третий механизм – Передача тепла от более теплого более холодному воздуху (или предмету) при непосредственном соприкосновении, что приводит к уменьшению разницы температур между ними, а попросту, если процесс происходит в замкнутом объеме, т.е. в помещении, – к выравниванию температуры при более высоком её значении. А это и есть нагрев воздуха.

Рассмотрим основные примеры.

Если на улице светит солнце(излучение), то человек будет чувствовать себя комфортно, даже если вокруг него холодный воздух. Можно чувствовать, что вам тепло, даже сняв верхнюю одежду зимой при 20 градусном морозе, если светит яркое солнце и отсутствует ветер. Или всем известные ИК-обогреватели (как и ИК-сауна). Это действие 1-го механизма – ИЗЛУЧЕНИЯ. Он нагревает непосредственно тело человека.

(Кстати, в некоторых странах чиновники всерьез говорят о смене концепции. Вместо обогрева воздуха предлагается греть самого человека. А это, как мы знаем, возможно лишь при использовании излучательного механизма обогрева, а попросту с помощью инфракрасных обогревателей(излучателей)).

Теплые полы, нагретые до комфортной температуры +25..+30 С, позволяют эффективно отапливать помещение, хотя это вам не +60..+90 С в батареях, и не +300 С разогретой поверхности чугунной печи. Как могут едва теплые полы соперничать в отоплении с остальными двумя вариантами? Парадокс? Оказывается, все не так уж сложно. Обычно, в помещении более холодный воздух (как более плотный) находится внизу и нашим ногам – холодно, а теплый воздух находится вверху (менее плотный) и голове «слишком» тепло. Для ощущения комфорта должно быть — как раз наоборот: ноги в тепле, а голова в прохладе. Теплые полы очень хорошо решают эту задачу. Поверхность имеет физиологически комфортную температуру +25..+30 С, при соприкосновении с которой наши ноги  — «в полном восторге» (передача тепла при прямом контакте –третий механизм). Далее, самый теплый воздух находится внизу у пола (ноги в тепле) и поднимаясь наверх в соответствии с механизмом конвекции, он остывает, отдавая тепло более холодным слоям(голова в прохладе). Таким образом, такой вид отопления является почти идеальным с физиологической точки зрения, поскольку действует в противовес естественному механизму распределения слоев прохладного и теплого воздуха, выравнивая температуру по всему объему помещения и высоте. И, конечно, более экономичным, т.к. поверхность «приходится» разогревать лишь до скромной температуры +25..+30 С.

Отопление при помощи водяных радиаторов-батарей менее эффективно, чем при помощи теплых полов. Основной механизм передачи тепла воздуху помещения – это конвекция. Холодный воздух снизу увлекается вверх восходящими потоками воздуха, нагретыми от контакта с поверхностью батареи. Это обеспечивает вовлечение в процесс разогрева и перемешивания нижние, наиболее холодные, слои воздуха, приводя к удовлетворительному выравниванию температуры воздуха в помещении по объему и высоте. Но нижний слой воздуха у пола всегда самый холодный, и это не дает полного ощущения комфорта, т.к. ноги все же в холоде. Ну и понятно, что это менее экономичный способ отопления, т.к. для обеспечения хороших восходящих потоков теплого воздуха приходиться греть поверхность батарей, а значит и воды в них до +60..+70 С, а это более затратно!

Рассмотрим отопление при помощи Воздушного Теплового Насоса (ВТН). Оно может быть реализовано двумя способами: Первый — греем воду, чтобы запустить в традиционные батареи или теплые полы. Второй- греем непосредственно воздух в помещении. Соответственно, такие тепловые насосы называются воздух-вода и воздух-воздух.

Воздушный Тепловой Насос воздух-вода позволяют не только обеспечить использование традиционных батарей и теплых полов, но и горячее водоснабжение дома (ГВС). Тепловой насос здесь играет роль котла, но в отличие от настоящих котлов здесь ничего не горит, не поджигается и уже поэтому эта система абсолютно безопасна. Еще одно отличие, очень существенное, заключается в том, что максимальная температура, до которой тепловой насос воздух-вода может нагреть воду, составляет не более +60..+65 С. Но наиболее экономичный и энергетически выгодный диапазон – это +40..+45 С. Далее, с повышением температуры нагрева воды COP падает.  Коэффициент COP (Coefficient Of Performance) показывает во сколько раз больше тепловой энергии можно получить по отношению к затраченной электроэнергии. В наших широтах он колеблется от 2-х до 5-ти, в зависимости от наружной температуры. То есть на 1 кВт затраченной электроэнергии воздушный тепловой насос вырабатывает от 2-х до 5-ти кВт тепла. А поскольку, температура нагретой воды в системе отопления составляет +40..+45 С, то для её использования лучше всего подходят теплые полы. Если же вы предпочли бы отапливать дом при помощи традиционных батарей, то для эффективного обогрева придется в 3 раза увеличить их количество, по сравнению с обычным случаем, когда используется температура воды(теплоносителя) +60..+90 С.

Воздушный Тепловой Насос  воздух-воздух сразу согревает воздух, минуя промежуточный этап обычных систем — подогрев воды. Отобранное у наружного воздуха и трансформированное тепло, с помощью фреона передается на теплообменник внутреннего блока, из которого выходит теплый воздух с температурой от +20 С до + 45 С. Теплый воздух подается по направлению к низу. За счет инерции потока он достигает пола, прогревает его, затем в результате конвекции поднимается вверх, активно перемешиваясь с более холодными слоями воздуха, заполняет помещения, прогревая тепловой контур (стены, потолки и внутренние перегородки). Температура воздуха по всему объему помещения, так же как и температура поверхностей стен и потолков, постепенно выравниваются. Так работает воздушное отопление. Когда воздух и тепловой контур прогреются, тепловой насос воздух-воздух начинает работать более экономично, в режиме поддержания температуры, и тратя тепловую энергию только на компенсацию потерь тепла через наружный контур (стены, потолки, пол, окна).

Из всего вышесказанного следует один важный вывод. Так как для отопления с помощью теплового насоса используются не очень горячие температуры подачи теплоносителя (фреона и воды), то такое тепло наиболее комфортно и экологично для человека. Оно не сушит воздух и кожу. Распределение температуры ноги-голова – комфортно для человека. Но здесь также и напрашивается важное ограничение для использования. Такой вид отопления наиболее эффективен в домах со средним и хорошим утеплением (теплопотери не более 100 Вт/м2). В среднем, за отопительный сезон на каждый кВт затраченной электроэнергии воздушный тепловой насос выдает около 3-х кВт тепла, то есть SCOP (сезонный коэффициент) равен трем. В домах с плохой теплоизоляцией для компенсации больших теплопотерь тепловой насос, стремясь поддерживать заданную температуру (скажем +20 С), будет вынужден сильно увеличивать температуру теплоносителя (на что компрессор будет тратить больше электроэнергии), в результате чего эффективность работы теплового насоса COP будет падать. И хотя в любом случае он будет больше единицы, ваш энергетический выигрыш станет меньше. Современный воздушные тепловые насосы стабильно работают при -25 С и даже -30 С, обеспечивая даже при таких температурах COP равный от 1,4 до 2,1, в зависимости от модели и производителя.

 

Подробнее Об Устройстве и Принципе Работы Теплового Насоса

 

Заказать бесплатный звонок специалиста

ВОЗДУХ, ВОДА И МЕДНЫЕ ТРУБЫ

По традиции, немного теории.

***********************************************************************************

Тепловой насос — это прибор, который “отбирает” тепло из

окружающей среды и переносит его в дом.

***********************************************************************************

Тепло можно получать из земли, воды или воздуха. Сегодня мы презентуем вам линейку GALMET BASIC — тепловые насосы “воздух-вода” для организации системы ГВС. 

Тепловые насосы серии BASIC получают тепло в буквальном смысле из воздуха,  источник тепла для их работы — воздух в помещении или снаружи дома. 

В каталоге производителя представлены четыре версии данной модели — с баками емкостью 200, 270 (с 1 или 2 спиральными теплообменниками для подключения дополнительных источников тепла) и 300 литров. 

Характеристики позволяют оптимально приспособить соответствующую модель к потребностям семьи от 2 до 8 человек (при среднем расходе 50 л. на человека) и использовать тепловой насос практически в любой системе отопления.

Линейка оснащена интеллектуальными функциями: Вечеринка — обеспечивает быстрый нагрев воды, Эко — оптимизирует работу насоса, а Антилегионелла — заботится о здоровье пользователей.

В стандартной комплектации тепловые насосы оборудованы ТЭНом мощностью 2 кВт для дополнительного нагрева воды во время повышенного спроса (режим Вечеринка), а также для использования в режиме Антилегионелла (вода нагревается до 70 °C, обеспечивая антибактериальный эффект). 

Работой насоса управляет контроллер с удобным сенсорным ЖК-дисплеем, который постоянно отображает основные параметры работы насоса. Контроллер можно программировать (это удобно если у вас 2-х тарифный учёт). 

Тихий и нетребовательный

Тепловой насос Basic разработан для обеспечения максимального комфорта установки и использования. Насос устанавливается внутри здания, не занимает много места, гарантирует полную чистоту в подвале или котельной и полностью экологичен — не выделяет пыли и вредных веществ. 

Не требует дополнительных монтажных работ, кроме  стандартного подключения к сети ГВС и воздуховоду — все  необходимые вентиляционные элементы, обеспечивающие удобный и быстрый монтаж входят в комплект к каждому тепловому насосу Basic. 

Энергоэффективность насоса Basic подтверждена высоким классом энергоэффективности до A +, наивысшим в этой категории.

Максимальный уровень шума составляет всего 56,3 дБ.

Эффективный

Поговорим еще об одном термине: как мы уже сказали, тепловой насос тепло не производит, он “отбирает” его из воздуха, воды или земли, с помощью компрессора (как именно это происходит мы уже писали). Для работы компрессора и не только требуется электричество.  

Так вот, чтобы узнать, насколько эффективно работает насос, существует специальный тепловой КПД, определяющий эффективность работы теплового насоса — COP (Сoefficient Of Performance). COP показывает во сколько раз насос получит больше тепла, чем потратит энергии на свою работу.

**********************************************************************

Чем выше COP — тем эффективнее  тепловой насос справляется со своей задачей. 

Тепловые насосы BASIC гарантируют эффективность COP на уровне 3,49 (BASIC 200) 

в соответствии с последним стандартом PN-EN 16147.

То есть, из каждых полученных 3,49 кВт платить придется только за 1 кВт,  

при том что мощность самого компрессора всего 0,4 кВт.

**********************************************************************

В течение отопительного сезона COP не будет постоянно одинаковым и будет зависеть от окружающей температуры. Чем холоднее на улице — тем ниже COP.

Для холодной погоды модель BASIC 300 дополнительно оснащена системой размораживания испарителя, которая реализуется с помощью четырехходового клапана, обеспечивающего обратную циркуляцию. Благодаря этому решению рабочий диапазон насоса был расширен до -7 ° C, — это дает насосу дополнительное преимущество в более холодный период, при установке насоса, например в неотапливаемом помещении.

Конечно, мы не говорим об уральской зиме, но для южных регионов все будет более менее стабильно, даже для Москвы и подмосковья, с их теплыми зимами, большую часть отопительного сезона, тепловой насос “воздух-вода” будет работать с COP коэффициентом около 3 единиц.

График тепловой эффективности модели GALMET BASIC 300

Для более суровых условий наилучший результат можно получить организовав гибридную систему, и Basic идеально подходит для таких систем. 

Подключив в бак теплового насоса еще один теплообменник, его можно легко подключить к дополнительному источнику тепла. Чаще всего это котёл центрального отопления (например, Genesis Plus ), но Basic также можно легко настроить с солнечными коллекторами (контроллер теплового насоса может управлять циркуляционным насосом дополнительного источника).

Еще проще, если есть возможность установить насос в отапливаемом помещении, тогда стабильность работы насоса гарантирована. Плюс становятся возможны дополнительные преимущества.

Например, вы сможете организовать в комнате погреб или прачечную — тепловой насос BASIC частично охлаждает или осушает помещение, в зависимости от типа использования и подключения.

Варианты использования теплового насоса

 

Резюмируем

GALMET BASIC — это базовая модель теплового насоса с воздушным источником — самая популярная модель завода GALMET, благодаря своей эффективности, надежности, комфорту и простоте использования. Насос позволяет значительно экономить на нагреве горячей воды сразу же после установки. 

Тепловые насосы линейки BASIC это:

• Легкость установки и настройки
• Встроенный бак на 200-300 л.
• Диапазон рабочих температур от -7 °C.
• Высокая экономичность класса А и А+.
• Контроллер с функциями Эко, Антилегионелла, Вечеринка.
• Дополнительный теплообменник (для организации системы совместно с солнечной установкой или котлом центрального отопления).
• Низкое среднее потребление электроэнергии — всего 402 Вт.
• Взаимодействие контроллера теплового насоса с комнатным контроллером.
• ТЭН 2 кВт в стандартной комплектации.
• Осушение и частичное кондиционирование помещения во время работы.
• Увеличенный срок службы резервуара благодаря диэлектрической защите ® .
• Использование возобновляемых источников энергии.

Дата: 21.10.2020

Назад в «Статьи»

Тепловой насос типа воздух – воздух | Холод-проект

В тепловых насосах данного типа аэротермическая энергия окружающей среды отбирается от наружного воздуха и вследствие преобразования и передачи, нагревает воздух в помещении.

Примером использования теплового насоса является обыкновенная сплит-система – иными словами бытовой кондиционер. На сегодняшний день большинство моделей, представленных на рынке бытового оборудования, оснащены режимом работы теплового насоса. Для того чтобы реализовать данную возможность, в состав схемы кондиционера, помимо основных элементов холодильной установки (компрессор, конденсатор, испаритель, терморасширительный клапан), устанавливается клапан четырехходовой. Он позволяет реверсировать направление хладагента, таким образом, конденсатор “становится” испарителем и наоборот.  Благодаря этому воздух в помещении, охлаждаемый в режиме кондиционера, после переключения в режим теплового насоса, нагревается.

Принцип действия теплового насоса воздух-воздух показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Тепловой насос типа “воздух-воздух”. Схема принципиальная

Обозначения на схеме

① – компрессор поршневой герметичный

② – конденсатор воздушный (нагреватель воздуха)

③ – вентиль терморегулирующий

④ – испаритель воздушный с вентилятором в сборе

Позиционное обозначение среды	Наименование	Агрегатное состояние
ⓐ	Наружный воздух на входе в испаритель теплового насоса	Газ
ⓑ	Охлажденный наружный воздух на выходе из испарителя теплового насоса
ⓒ	Воздух помещения на входе в конденсатор (нагреватель) теплового насоса
ⓓ	Подогретый воздух помещения на выходе из конденсатора (нагревателя) теплового насоса
ⓖ	Всасывание хладагента компрессором	Газ
ⓗ	Нагнетание хладагента в конденсатор	Газ
ⓚ	Подача сконденсировавшегося хладагента к вентилю терморегулирующему	Жидкость
ⓜ	Подача хладагента в испаритель	Парожидкостная смесь

Описание принципа действия. Хладагент кипит в испарителе (поз. 4), отбирая целевое низкопотенциальное тепло от природного источника – в данном случае от воздуха. Далее испарившийся хладагент поступает в компрессор (поз. 1). Компрессор сжимает пары хладагента, тем самым нагревая их до температуры в пределах 90-130 °С и нагнетает их в конденсатор (поз. 2). В воздушном тракте конденсатора нагревается воздух помещения, охлаждая и конденсируя до жидкого состояния хладагент в хладоновой полости данного теплообменного аппарата. Жидкий хладагент направляется к терморасширительному вентилю (поз. 3), в котором происходит резкое понижение давления при расширении. После ТРВ хладагент поступает в испаритель и цикл повторяется.

Поделитесь с друзьями

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия от Солнца передается через космос и через атмосферу Земли к поверхности Земли. Поскольку эта энергия нагревает поверхность земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Есть три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

• радиация
• проводимость
• конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы почувствовали теплопередачу, известную как излучение.Сторона вашего тела, ближайшая к огню, нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с передачей тепла. По такому же принципу работают тепловые лампы, которые согревают пищу. Радиация — это передача тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, приходящего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть излучается видимым светом. Свет состоит из волн разной частоты.Частота — это количество случаев, когда событие повторяется в течение установленного времени. В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих через точку каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Волны от солнца, которые мы не можем видеть, — это инфракрасные волны, которые имеют более низкие частоты, чем красные, и ультрафиолетовые, которые имеют более высокие частоты, чем фиолетовый свет.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла на наших телах.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, и большая часть того, что достигает земной поверхности, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, например асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем объекты более светлого цвета.

Обучающий урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретой на плите? Через некоторое время ручка ложки нагреется.

Это происходит из-за передачи тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии в жидкости.Этот вид отопления чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечное излучение падает на землю, нагревая скалы. Когда температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. Когда он поднимается, пузырек охлаждается за счет тепла, содержащегося в пузыре, движущемся в атмосферу.

По мере того, как масса горячего воздуха поднимается, воздух заменяется окружающим более прохладным и более плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальными кучевыми облаками или большими циклами в тропосфере, охватывающими большие участки земли. Конвекционные течения ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Это не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца, вызывающее солнечные ожоги, ведущие к раку кожи.Солнечное тепло не приводит к солнечным ожогам.

Согласно данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, которые достигают Земли — ультрафиолетовых лучей A (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие на них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

• Лучи UVA могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать появление морщин и пигментных пятен, а также могут проходить через оконное стекло.
Лучи
• UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загара не существует. Это включает излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, загорая, вы повреждаете кожу. По мере нарастания этого ущерба вы ускоряете старение кожи и повышаете риск развития всех типов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечный ожог, если вы достаточно долго находитесь на улице.

Согрейте свой дом, не выбрасывая жару

Когда листья поворачиваются, начинается битва за термостат.Один член семьи хочет сразу же разжечь отопление, а другой настаивает на экономии денег, дождавшись 1 ноября. И как только начинается жара, спор между долларами и комфортом продолжается, обычно из-за того, как высоко установить температуру.

Вы можете немного расслабиться из этого конфликта, не тратя зря силы. Использование конвекции, теплоизоляции вашего дома и обогрева тела может улучшить ваш комфорт, не требуя регулировки термостата. Вот как сохранить тепло в доме.

Работа с конвекцией

Утепление дома начинается с конвекции. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, а холодный падает, вы можете поддерживать тепло, давая возможность более холодному газу выпадать из жилой зоны, обычно в подвал.

Вам нужно превратить свой дом в своего рода вертикальный вентилятор, замедляющий поток горячего воздуха вверх, позволяя холодному воздуху опускаться вниз и максимально эффективно используя источники тепла, ограничивая при этом количество утечек.

Для ясности, вы не должны стремиться полностью предотвратить выход тепла. На самом деле, вместо того, чтобы делать чрезмерную изоляцию, вы должны убедиться, что самая высокая точка в вашем доме, обычно чердак, имеет надлежащую вентиляцию, чтобы выпускать горячий влажный воздух, который собирается в любом здании, где живут люди. Это потому, что зимой ваша крыша должна поддерживать постоянную температуру, чтобы предотвратить образование ледяных плотин. Это происходит, когда середина крыши теплая, а края холодные. В этих условиях снег тает, а затем снова замерзает, образуя на карнизе большой кусок льда, который не позволяет слякоти упасть со здания.Вместо этого он может просочиться в ваш дом, оставив вам дорогостоящий счет за ремонт.

Сделайте свой дом уютным

Части здания, где люди живут и работают, должны оставаться сухими и умеренными. Поэтому архитекторы оборачивают эти так называемые «кондиционированные» зоны барьером, который называется оболочкой здания. Он не полностью герметичен, что хорошо для дыхания, но это также означает, что некоторое количество тепла неизбежно уйдет. Тем не менее, вы можете предпринять несколько шагов, чтобы сохранить тепло внутри, а холод — снаружи.

Начните с проверки вентиляции: откройте все вентиляционные отверстия и удалите пыль и препятствия.Свободный поток воздуха поможет поддерживать комфортную температуру. В домах с центральным отоплением не забывайте, что холодный воздух возвращается: вентиляционные отверстия обычно располагаются на стене примерно на уровне плинтуса. Они предназначены для выхода холодного воздуха, который делает комнату теплее.

Как и вентиляционные отверстия, потолочные вентиляторы помогают контролировать поток тепла. Если у вас есть эти блесны, установите их так, чтобы они вращались по часовой стрелке, при этом горячий воздух направляется вниз. Для этого выключите вентилятор, подождите, пока он полностью не остановится, а затем используйте стремянку, чтобы подняться наверх и посмотреть на корпус двигателя.Должен быть переключатель, позволяющий изменять направление вращения.

Далее поиск утечек. Любой портал наружу, например дверь или окно, является потенциальным источником холодного воздуха. Поэтому проверьте уплотнитель на дверях и окнах, и если вы заметите износ, например трещины или отслоение, удалите старый материал и замените его. Если вы планируете оставить окна закрытыми на время сезона, вы можете еще больше уменьшить утечки, обернув их термоусадочной пленкой и феном. Вы не можете закрыть двери внутри дома, но вы можете установить блокираторы сквозняков, чтобы воздух не выходил наружу.

Говоря об окнах, вы также можете стратегически подходить к жалюзи и шторам. Во-первых, выясните, с какой стороны вашего дома будет светить солнце, а с какой — в тени. В светлое время суток откройте окна на солнечной стороне, чтобы пропускать свет и тепло, и закройте жалюзи на темной стороне, чтобы не пропускать холодный воздух. Ночью закройте все окна, чтобы тепло не выходило наружу.

Возможно, вы не считаете свой подвал источником утечек, но если вы его правильно закроете, это в первую очередь поможет предотвратить попадание холодного воздуха в ваш дом.Пока вы там, установите рубашку водонагревателя и изолируйте первые три фута труб, входящих и выходящих из вашего водонагревателя. Это увеличивает его эффективность, что экономит ваши деньги.

Еще один способ повысить эффективность вашей системы: установить интеллектуальный термостат. Это позволит более точно регулировать тепло. Еще один удобный инструмент — это скромный увлажнитель воздуха. Атмосфера может быть вашим врагом летом, но для максимального комфорта зимой вы должны стремиться поддерживать относительную влажность на уровне от 40 до 50 процентов.Если вы заметили образование конденсата на ваших окнах, возможно, вам придется уменьшить его.

Согрейте тело

Конечно, когда ртуть упадет, вы можете почувствовать дрожь даже в самом запечатанном доме. Чувство холода не имеет ничего общего с потерей тепла — ваше тело обычно поддерживает внутреннюю температуру до часа. Это вопрос комфорта, с которым немного сложнее справиться.

Например, большинство офисов обогревают и охлаждают здание в соответствии с алгоритмом, который предполагает, что все — мужчины средних лет, из-за чего одни люди в январе рвут шорты, а другие надевают свитера.К сожалению, вы не найдете универсального алгоритма. Такие факторы, как масса тела, активность в гипоталамусе (термостате мозга), скорость обмена веществ и даже рост, могут определять, кто потеет, а кто дрожит в одинаковых условиях. Чтобы решить эту проблему, вам не нужно возиться с термостатом, но вам, возможно, придется изменить то, что вы носите, и немного обмануть свой мозг.

Когда вы выбираете одежду на день, лучший способ обеспечить себе комфорт — это одеваться в несколько тонких теплых слоев.Они задерживают воздух, что является отличным изолятором. Чем больше слоев, тем больше воздуха вы удерживаете у своего тела и тем больше у вас изоляции. Кроме того, если вам станет слишком жарко, вы можете быстро снять часть этой одежды. Многослойность применима и к одеялам — положите достаточно на кровать.

Кроме того, не забывайте закрывать как можно большую часть поверхности кожи — множество свитеров не избавят вас от дрожи, когда босые ноги коснутся холодного пола.

На температуру влияет не только выбор одежды, но и поведение.Как бы ни было заманчиво свернуться калачиком под одеялом, вам следует сохранять легкую активность, например, регулярно гулять по дому. Это повысит тепло вашего тела и убедит мозг, что вам теплее.

Еще один способ согреться — это сварить хороший горячий напиток. Это не влияет на вашу температуру физически, но ваш рот — одно из самых чувствительных мест на теле. Согрейте эту область, и это может сказать гипоталамусу, что все ваше тело поджарено. Тем не менее, вы, возможно, не захотите добавлять кусочек в свою кружку; алкоголь открывает кровеносные сосуды и позволяет большему количеству тепла уйти из тела.

Борьба за термостат может никогда не закончиться. Но с уютным домиком и несколькими слоями у вас будет более теплое тело и, следовательно, более прохладная голова.

Что вызывает повышение температуры? | Научные вопросы с удивительными ответами

Категория: Физика Опубликовано: 10 июля 2014 г.

Изображение из общественного достояния, источник: Кристофер С. Бэрд.

Тепло не поднимается, горячий воздух поднимается (обычно). Тепло может распространяться во всех направлениях. Тепло может перемещаться по трем основным направлениям:

1. Излучение : Все длины волн электромагнитных волн, включая свет, переносят энергию.Когда электромагнитные волны ударяются о объект, они частично поглощаются, а энергия, которую переносят волны, преобразуется в объекте в тепло. Кроме того, горячие предметы излучают электромагнитные волны («тепловое излучение»), которые уносят энергию и могут нагревать другие предметы, на которые они попадают. В широком смысле электромагнитные волны можно рассматривать как передачу тепла от одного объекта к другому. Хотя, строго говоря, когда волны движутся, они несут только энергию электромагнитного поля, а не тепло.Тепло выделяется, когда волны поглощаются веществом.
2. Проводимость : Когда один горячий объект находится в прямом контакте с другим объектом, тепло может передаваться напрямую от одного объекта к другому через соприкасающиеся поверхности.
3. Конвекция . Когда жидкость, такая как воздух или вода, соприкасается с горячим объектом, она может нагреваться, а затем перемещаться в объеме как жидкость, тем самым быстро перенося тепло в новые места. Подъем горячего воздуха — типичный пример тепловой конвекции.По этой причине термины «тепло» и «горячий воздух» часто путают друг с другом.

Тепловое излучение имеет тенденцию распространяться во всех направлениях, а не только вверх. Когда вы стоите в нескольких шагах от большого костра, большая часть получаемого тепла доставляется вам посредством теплового излучения. Хотя горячий воздух костра движется в основном вверх, тепловое излучение без проблем выходит боком и поражает вас. Тепловое излучение костра распространяется во всех направлениях, так что вы можете почувствовать, как оно нагревает вас, независимо от того, где вы стоите (пока вы находитесь достаточно близко).Солнечный свет, согревающий вас, — еще один пример теплового излучения. Солнечный свет без проблем распространяется во всех направлениях в космосе и спускается через земную атмосферу, чтобы поразить вас.

Тепло, передаваемое за счет теплопроводности, также может распространяться во всех направлениях. Кондуктивное тепло имеет тенденцию перемещаться больше всего в том направлении, где существует самый большой градиент температуры, и в направлении, где материал имеет самую высокую теплопроводность. Другими словами, проводимое тепло наиболее сильно распространяется в самые холодные регионы по путям, где тепло встречает наименьшее сопротивление.Если вы положите длинный металлический стержень по диагонали так, чтобы его верхний конец находился в пламени, а его нижний конец был на земле, тепло от пламени без проблем будет перемещаться вниз по стержню к нижнему концу посредством теплопроводности.

Тепло, передаваемое за счет конвекции, также может перемещаться во всех направлениях, но имеет тенденцию перемещаться в основном в стороны и вверх, если в жидкости могут образовываться потоки естественной конвекции. Жидкости, такие как воздух и вода, обычно становятся менее плотными при нагревании, заставляя их толкаться в стороны и вверх более холодной и более плотной жидкостью вокруг них, которая сильнее притягивается вниз под действием силы тяжести.Но так бывает не всегда. Когда вода остается ниже 4 ° по Цельсию, она становится более плотной при нагревании. Это означает, что в холодном зимнем водоеме более теплая вода опускается на дно. Таким образом, даже для чего-то столь же простого, как вода, тепло, передаваемое в результате конвекции, не всегда распространяется вверх.

Кроме того, конвекция может быть вызвана не только силой тяжести. Во вращающейся системе отсчета, такой как центрифуга или поворотный стол, центробежная сила может стать доминирующей силой. В этом случае менее плотные жидкости (обычно более теплые) будут конвектироваться к центру вращения под действием центробежной силы, а более плотные жидкости (обычно более холодные) будут конвектироваться от центра вращения. .Эта ситуация легко проверяется. Поместите зажженную свечу в открытую стеклянную банку (чтобы она не задула) и поместите их на вращающийся поднос. Когда поворотный стол поворачивается, вы увидите, что пламя свечи направлено к центру вращения, а не вверх. Другой пример: конвекция может быть вызвана вентиляторами и насосами. Горячий воздух без проблем спускается вниз, если в этом направлении дует вентилятор.

Таким образом, тепло может распространяться во всех направлениях. Направление распространения тепла сильно зависит от ситуации.Более того, даже горячий воздух может распространяться во всех направлениях, а не только вверх. Горячий воздух поднимается вверх только тогда, когда сила тяжести является преобладающей.

Темы: проводимость, конвекция, электромагнетизм, энергия, тепло, горячий воздух, свет, излучение, тепловое излучение, термодинамика

Повышение температуры … и падение — эффект стека, движение воздуха и поток тепла

Повышение температуры. Все это знают, правда? Абсолютно верно. Жара действительно поднимается.Проблема в том, что иногда люди говорят это так, будто поток тепла вызван его желанием подняться. Это не. Тепло может двигаться вверх, вниз или в сторону, в зависимости от ситуации. Законы термодинамики говорят нам, что тепло перемещается из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Поместите горелку на верхушку стального столба, и тепло будет распространяться вниз за счет теплопроводности. Итак, разница температур — это действительно то, что заставляет тепло двигаться в любом заданном направлении.

Повышается температура. Все это знают, правда? Абсолютно верно.Жара действительно поднимается. Проблема в том, что иногда люди говорят это так, будто поток тепла вызван его желанием подняться. Это не. Тепло может двигаться вверх, вниз или в сторону, в зависимости от ситуации. Законы термодинамики говорят нам, что тепло перемещается из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Поместите горелку на верхушку стального столба, и тепло будет распространяться вниз за счет теплопроводности. Итак, разница температур — это действительно то, что заставляет тепло двигаться в любом заданном направлении.

Когда вы имеете дело с жидкостями, вы также должны учитывать плотность и плавучесть.Воздух — это жидкость, в которой мы живем, и в это время года мы тратим много денег, накачивая его теплом в наших домах и на работе. Когда мы нагреваем воздух, молекулы быстрее движутся и перемещаются, что заставляет их распространяться. Когда масса воздуха занимает больше места, она имеет меньшую плотность. Когда жидкость с более низкой плотностью погружена в жидкость с более высокой плотностью, жидкость с более низкой плотностью поднимается, а жидкость с более высокой плотностью падает.

Представьте пузырьки воздуха в воде, как показано на фотографии выше. Представьте гелиевый шар.Представьте себе воздушный шар. Теперь представьте себе объект с более высокой плотностью, погруженный в жидкость. Поднимите наковальню Хитрого Койота в воздух над его головой, и он превратится в блин.

Дело здесь в том, что в строительной науке о движении воздуха легко запутаться в тепле. Теплый воздух поднимается вверх, когда он окружен холодным из-за его меньшей плотности. Да, это из-за тепла, но плотность является основным фактором, вызывающим здесь движение. Название этого явления — стековый эффект .Два фактора влияют на то, насколько эффект стека испытывает здание:

• Разница температур внутри и снаружи (поскольку плотность зависит от температуры)
• Высота здания

Проблема с эффектом стека в зданиях заключается в том, что здания не являются вакуумными камерами. Они протекают. Очевидно, что дом не станет взлетать в воздух, как воздушный шар (хотя я с большой нежностью вспоминаю фильмы Диснея из моего детства, в которых были показаны такие волшебные события).Но воздух с низкой плотностью внутри дома будет подниматься и выходить в холодный и плотный зимний воздух, если ему представится такая возможность.

Попробуйте этот эксперимент, если вы мне не верите. В холодный день, когда в вашем доме тепло, открывайте откидную лестницу или водосточную яму на чердак. Заберитесь на чердак и прикрывайте ямку лицом. Вы почувствуете, как эффект стека выталкивает на чердак много теплого воздуха.

Итак, зимой теплый воздух с низкой плотностью внутри вашего дома хочет подняться… если может. Если в вашем доме нет протечек, теплый воздух не сможет выйти и сделать свое дело.В ограждающей конструкции здания по-прежнему сохраняется перепад давления, но это нормально, если воздушный барьер в порядке. Положительное давление внутри дома, деваться некуда, потому что нет тропинок.

На самом деле происходит утечка в домах. Ваш приятный теплый воздух может просачиваться наружу (эксфильтрация), а холодный воздух просачиваться внутрь (инфильтрация). Из-за своей более низкой плотности теплый воздух будет выходить через верхнюю часть дома, если там есть утечки. Однако, когда вытекает кубический фут, он должен быть восполнен за счет утечки кубического фута.Когда теплый воздух выходит сверху, холодный воздух просачивается снизу. Чем герметичнее ваш дом, тем большую разницу температур вы заметите между верхом и низом помещения.

Все это происходит потому, что теплый воздух внутри вашего дома зимой менее плотный, чем холодный воздух снаружи. Летом внутри вашего дома густой воздух, потому что там температура ниже, особенно если вы кондиционируете свой дом. Это означает, что протечки в вашем доме приносят теплый воздух сверху и позволяют холодному воздуху выходить снизу.

Ах, теплый воздух падает! Радиаторы. Это старое выражение «жар ​​поднимается», в конце концов, не является основной истиной. Как и в случае со многими другими аспектами строительной науки, вы должны взглянуть на весь контекст, чтобы понять, что происходит.

Дополнительная статья

Кто знал, что эффект стека может быть настолько противоречивым?

Статьи по теме

Что такое давление? — Что такое утечка воздуха

Крысы вам, Даниэль Бернулли! — Understanding Air Pressure (с крутым видео!)

Проникновение происходит на поверхности, а не в объеме

Это отверстие — понимание того, что такое дверца воздуходувки для

Строительная наука 101

Фотография водяных пузырей Кристиана Хаугена с сайта flickr.com, используется по лицензии Creative Commons.

Отопление | процесс или система

Обогрев , процесс и система повышения температуры замкнутого пространства с основной целью обеспечения комфорта жителей. Регулируя температуру окружающей среды, отопление также служит для поддержания структурных, механических и электрических систем здания.

В термоэлектрической генерирующей системе источник тепла — обычно работающий на угле, масле или газе — используется внутри котла для преобразования воды в пар высокого давления.Пар расширяется и вращает лопатки турбины, которая вращает якорь генератора, вырабатывая электроэнергию. Конденсатор преобразует оставшийся пар в воду, а насос возвращает воду в бойлер.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Историческое развитие

Самым ранним способом обогрева салона был открытый огонь. Такой источник, наряду с соответствующими методами, такими как камины, чугунные печи и современные обогреватели, работающие на газе или электричестве, известен как прямое отопление, поскольку преобразование энергии в тепло происходит на обогреваемом участке.Более распространенная форма отопления в наше время известна как центральное или косвенное отопление. Он заключается в преобразовании энергии в тепло в источнике вне, отдельно от обогреваемого объекта или объектов или расположенных внутри них; Полученное тепло передается на объект через текучую среду, такую ​​как воздух, вода или пар.

За исключением древних греков и римлян, большинство культур полагалось на методы прямого нагрева. Древесина была первым топливом, хотя в местах, где требовалось только умеренное тепло, таких как Китай, Япония и Средиземноморье, использовался древесный уголь (сделанный из дерева), потому что он производил гораздо меньше дыма.Дымоход, или дымоход, который сначала был простым отверстием в центре крыши, а затем поднимался прямо из камина, появился в Европе к 13 веку и эффективно устранял дым и испарения огня из жилого помещения. Закрытые печи, по-видимому, впервые использовались китайцами около 600 г. до н.э. и в конечном итоге распространились по России в северную Европу, а оттуда в Америку, где Бенджамин Франклин в 1744 году изобрел улучшенную конструкцию, известную как печь Франклина. Печи гораздо менее расходуют тепло, чем камины, потому что тепло огня поглощается стенками печи, которые нагревают воздух в комнате, а не пропускают вверх по дымоходу в виде горячих дымовых газов.

Центральное отопление, кажется, было изобретено в Древней Греции, но именно римляне стали лучшими инженерами-теплотехниками древнего мира с их системой гипокауста. Во многих римских зданиях полы из мозаичной плитки поддерживались колоннами внизу, которые создавали воздушные пространства или каналы. На участке, расположенном в центре всех отапливаемых комнат, сжигали древесный уголь, хворост и, в Британии, уголь, а горячие газы уходили под полы, нагревая их в процессе. Однако система гипокауста исчезла с упадком Римской империи, и центральное отопление было восстановлено лишь примерно 1500 лет спустя.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Центральное отопление снова стало использоваться в начале 19 века, когда промышленная революция вызвала увеличение размеров зданий для промышленности, жилых помещений и сферы услуг. Использование пара в качестве источника энергии предложило новый способ обогрева фабрик и заводов, когда пар передавался по трубам. Котлы, работающие на угле, подавали горячий пар в помещения с помощью стоячих радиаторов. Паровое отопление долгое время преобладало на североамериканском континенте из-за очень холодных зим.Преимущества горячей воды, которая имеет более низкую температуру поверхности и более мягкий общий эффект, чем пар, начали осознаваться примерно в 1830 году. В системах центрального отопления двадцатого века обычно используется теплый воздух или горячая вода для передачи тепла. В большинстве недавно построенных американских домов и офисов теплый воздух вытеснил пар, но в Великобритании и на большей части европейского континента горячая вода заменила пар в качестве предпочтительного метода отопления; канальный теплый воздух там никогда не был популярен. Большинство других стран приняли американские или европейские предпочтения в методах отопления.

Системы центрального отопления и топливо

Важнейшими компонентами системы центрального отопления являются устройства, в которых можно сжигать топливо для выработки тепла; среда, транспортируемая по трубам или каналам для передачи тепла в обогреваемые помещения; и излучающее устройство в этих пространствах для выделения тепла либо конвекцией, либо излучением, либо обоими способами. Принудительное распределение воздуха перемещает нагретый воздух в пространство с помощью системы воздуховодов и вентиляторов, которые создают перепады давления. Лучистое отопление, напротив, предполагает прямую передачу тепла от излучателя к стенам, потолку или полу замкнутого пространства независимо от температуры воздуха между ними; Излучаемое тепло устанавливает цикл конвекции во всем пространстве, создавая в нем равномерно нагретую температуру.

Температура воздуха и влияние солнечного излучения, относительной влажности и конвекции — все это влияет на конструкцию системы отопления. Не менее важным соображением является объем физической активности, который ожидается в конкретной обстановке. В рабочей атмосфере, в которой напряженная деятельность является нормой, человеческое тело выделяет больше тепла. В качестве компенсации поддерживается более низкая температура воздуха, позволяющая рассеивать лишнее тепло тела. Верхний предел температуры 24 ° C (75 ° F) подходит для сидячих рабочих и домашних жилых помещений, а нижний предел температуры 13 ° C (55 ° F) подходит для лиц, выполняющих тяжелую ручную работу.

При сгорании топлива углерод и водород реагируют с атмосферным кислородом с выделением тепла, которое передается из камеры сгорания в среду, состоящую из воздуха или воды. Оборудование устроено так, что нагретая среда постоянно удаляется и заменяется охлаждающей подачей — , то есть путем циркуляции. Если среда является воздухом, оборудование называется топкой, а если среда — водой, бойлером или водонагревателем. Термин «бойлер» более правильно относится к сосуду, в котором производится пар, а «водонагреватель» — к сосуду, в котором вода нагревается и циркулирует ниже ее точки кипения.

Природный газ и мазут являются основными видами топлива, используемыми для производства тепла в котлах и печах. Они не требуют труда, за исключением периодической очистки, и работают с ними с помощью полностью автоматических горелок, которые могут регулироваться термостатом. В отличие от своих предшественников, угля и кокса, после использования не остается остаточной золы для утилизации. Природный газ вообще не требует хранения, а нефть перекачивается в резервуары для хранения, которые могут быть расположены на некотором расстоянии от отопительного оборудования.Рост объемов отопления на природном газе был тесно связан с увеличением доступности газа из сетей подземных трубопроводов, надежностью подземных поставок и чистотой сжигания газа. Этот рост также связан с популярностью систем теплого воздуха, к которым особенно хорошо подходит газовое топливо и на которые приходится большая часть природного газа, потребляемого в жилых домах. Газ легче сжигать и контролировать, чем нефть, пользователю не нужен резервуар для хранения и он платит за топливо после того, как он его использовал, а доставка топлива не зависит от капризов моторизованного транспорта.Газовые горелки обычно проще, чем те, которые требуются для жидкого топлива, и имеют мало движущихся частей. Поскольку при сжигании газа выделяются ядовитые выхлопные газы, газ из обогревателей должен выводиться наружу. В местах, недоступных для трубопроводов природного газа, сжиженный нефтяной газ (пропан или бутан) доставляется в специальных автоцистернах и хранится под давлением в доме до тех пор, пока он не будет готов к использованию так же, как природный газ. Нефтяное и газовое топливо во многом обязано своим удобством автоматической работе их теплоцентралей.Эта автоматизация основана в первую очередь на термостате, устройстве, которое, когда температура в помещении упадет до заданной точки, активирует печь или котел до тех пор, пока потребность в тепле не будет удовлетворена. Автоматические отопительные установки настолько тщательно защищены термостатами, что предвидятся и контролируются почти все мыслимые обстоятельства, которые могут быть опасными.

Принципы отопления и охлаждения

Понимание того, как тепло передается с улицы в ваш дом и от вашего дома к вашему телу, важно для понимания проблемы сохранения прохлады в вашем доме.Понимание процессов, которые помогают сохранять ваше тело прохладным, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.

Принципы теплопередачи

Тепло передается к объектам и от них — например, к вам и вашему дому — посредством трех процессов: теплопроводности, излучения и конвекции.

Проводимость — это тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло попадает в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергоэффективные окна помогут снизить теплопроводность.

Излучение — это тепло, перемещающееся в виде видимого и невидимого света. Солнечный свет — очевидный источник тепла для дома. Кроме того, низковолновое невидимое инфракрасное излучение может переносить тепло непосредственно от теплых предметов к более холодным. Благодаря инфракрасному излучению вы можете почувствовать тепло горячего элемента конфорки на плите даже через всю комнату. Старые окна позволят инфракрасному излучению, исходящему от теплых предметов снаружи, проникать в ваш дом; оттенки могут помочь заблокировать это излучение.Новые окна имеют низкоэмиссионные покрытия, которые блокируют инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также будет переносить тепло от стен и потолка прямо к вашему телу.

Конвекция — это еще одно средство для того, чтобы тепло от ваших стен и потолка достигло вас. Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, унося тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы вдыхаете его), он согревает вас.

Охлаждение вашего тела

Ваше тело может охладиться посредством трех процессов: конвекции, излучения и потоотделения.Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охладить свое тело с помощью теплопроводности — например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами, — но это, как правило, непрактично для использования в доме.

Конвекция возникает, когда тепло уносится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух поглотит ваше тепло и поднимется. По мере того, как нагретый воздух поднимается вокруг вас, более прохладный воздух движется, чтобы занять его место и поглотить больше вашего тепла.Чем быстрее движется конвекционный воздух, тем прохладнее вы чувствуете.

Излучение возникает, когда тепло распространяется через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если предметы теплее, чем вы, тепло пойдет к вам. Удаление тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и мебели. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы будете излучать на предметы, а не наоборот.

Пот может быть неудобным, и многие люди предпочли бы сохранять спокойствие без него.Однако в жаркую погоду и при физических нагрузках пот является мощным охлаждающим механизмом тела. Когда влага покидает поры кожи, она переносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело. Если ветерок (вентиляция) проходит по вашей коже, эта влага испарится быстрее, и вам будет еще прохладнее.

Почему мой тепловой насос выдувает холодный воздух зимой? Технический специалист Phoenix объясняет

В Аризоне не часто бывает холодно. Но когда это произойдет, то, что ваш тепловой насос будет выдувать холодный воздух, — это последнее, что вам нужно.

Так в чем же дело?

Есть две возможности:

1. Ваш тепловой насос в порядке, вы просто думаете, что ваш тепловой насос выдувает «холодный» воздух
2. Ваш тепловой насос действительно выдувает холодный воздух, и в этом случае, вероятно, проблема в вашей системе

Ниже мы рассмотрим каждую из этих возможностей более подробно, чтобы вы лучше понимали, почему ваш тепловой насос выдувает холодный воздух.

Считаете, что у вас проблема с тепловым насосом, и вы хотите, чтобы квалифицированный специалист осмотрел ее? Вот для чего мы здесь.Узнайте больше об услугах по ремонту тепловых насосов, которые мы предлагаем, или…

График ремонта!

Возможность №1: Ваше тело обманывает вас

Мы не называем вас сумасшедшим, но выслушайте нас.

Средняя температура вашего тела составляет около 98 градусов, тогда как воздух, производимый тепловыми насосами, обычно холоднее этого. Таким образом, даже когда тепловой насос работает нормально, воздух, циркулирующий тепловым насосом, может казаться «холодным» по сравнению с теплом вашего тела.

Кроме того, чем холоднее становится снаружи, тем ниже температура воздуха, производимого тепловым насосом.

Почему?

Ну, тепловые насосы на самом деле обогревают ваш дом, поглощая тепло из воздуха снаружи, забирая это тепло внутрь и используя это тепло для нагрева воздуха в доме.

Чем холоднее становится снаружи, тем меньше тепла ваш тепловой насос может поглощать извне, и тем ниже температура, производимая вашим тепловым насосом.

Хотя это может показаться проблемой, ваш тепловой насос обычно может нормально обогреть ваш дом, но когда на улице очень холодно (ниже 30 градусов), вашей системе на это уходит немного больше времени.

Чтобы узнать, действительно ли ваш тепловой насос выдувает холодный воздух , поднесите термометр к приточному вентиляционному отверстию (те, которые выдувают воздух), а затем поднесите его к возвратному вентиляционному отверстию (те, которые всасывают воздух).

Воздух, выходящий из приточного отверстия, должен быть на 15-30 градусов горячее, чем воздух возле возвратного отверстия (в зависимости от того, насколько холодно на улице).

Возможность №2: Причины, по которым ваш тепловой насос действительно выдувает холодный воздух

Если тепловой насос выдувает холодный воздух, возможны следующие причины:

• Низкий уровень хладагента
• Проблемы с реверсивным клапаном
• Термостат случайно перешел в режим «охлаждение»
• Вентилятор установлен на АВТО
• Грязный наружный блок
• Система находится в цикле оттаивания

Давайте рассмотрим каждый из них более подробно ниже.

1. Мало хладагента

Хладагент — это вещество, которое поглощает тепло из воздуха снаружи и забирает это тепло в ваш дом. Если в линии хладагента есть утечка, хладагента не хватит, чтобы набрать необходимое количество тепла для нагрева воздуха в доме.

Если это ваша проблема, вам нужно обратиться к профессионалу, чтобы он проверил ваш тепловой насос. Хладагент циркулирует в системе с замкнутым контуром, поэтому, если в вашей системе мало хладагента, есть утечка.Профессионалу потребуется устранить утечку, а также долить хладагент.

2. Проблемы с реверсивным клапаном

Реверсивный клапан — это механический клапан, который переключает тепловой насос из режима охлаждения в режим нагрева. Если есть проблема с реверсивным клапаном, ваш тепловой насос может фактически находиться в режиме охлаждения, и в этом случае воздух, выходящий из ваших вентиляционных отверстий, будет холодным, а не теплым.

Чтобы исправить это, вам нужно связаться с техническим специалистом и попросить его осмотреть вашу систему.

3. Термостат настроен на ОХЛАЖДЕНИЕ

Не волнуйтесь, это происходит чаще, чем вы думаете. Если вы недавно включили обогреватель, это могло быть проблемой. Проверьте свой термостат и убедитесь, что он установлен на НАГРЕВ, а не на ОХЛАЖДЕНИЕ.

Если ваш термостат выглядит так, убедитесь, что вы изменили его на НАГРЕВ.

4. Вентилятор установлен на АВТО

Другой параметр термостата — это параметр ВЕНТИЛЯТОРА. Этот параметр должен быть установлен на АВТО, а не на ВКЛ. Когда этот параметр включен, ваш тепловой насос будет дуть воздухом, будь то нагретый воздух или нет.Если установлено значение АВТО, ваш тепловой насос будет выдувать воздух только тогда, когда он нагревается.

Для параметра ВЕНТИЛЯТОР необходимо установить значение АВТО, а не ВКЛ.

5. Загрязнение наружного блока

Как мы упоминали выше, ваш тепловой насос нагревает ваш дом, всасывая теплый воздух извне. Однако вашему тепловому насосу будет трудно поглощать тепло снаружи, если змеевики на наружном блоке загрязнены, забиты или забиты мусором (что приведет к менее нагретому воздуху в ваш дом).

Если ваш компрессор загрязнен или забит мусором, самое время профессионально очистить его.

Чтобы определить, является ли это вашей проблемой, выйдите на улицу и осмотрите свой наружный блок (компрессор). Если он похож на тот, что изображен выше, пора нанять профессионала, чтобы он его почистил.

6. Система находится в цикле оттаивания

Если на улице станет слишком холодно, наружный блок теплового насоса может замерзнуть, что приведет к переходу системы в режим размораживания.

В режиме размораживания тепловой насос начинает передавать тепло из дома (к наружному блоку) вместо передачи тепла внутри дома.Эта передача теплого воздуха на наружный блок помогает растопить лед на наружном блоке.

Когда это происходит, ваш тепловой насос фактически находится в «режиме охлаждения», поэтому вы можете почувствовать холодный воздух, выходящий из ваших вентиляционных отверстий. Как только ваш наружный блок разморозится, тепловой насос вернется к передаче тепла в ваш дом, а не в наружный блок.

Если ваш тепловой насос дует холодным воздухом, посмотрите на улицу и посмотрите, не замерз ли ваш наружный блок или нет на нем инея. Если это так, вероятно, ваш тепловой насос находится в режиме размораживания, и вам не нужно вызывать специалиста.Однако, если ваш тепловой насос не возвращается в режим обогрева и вы долгое время ощущаете прохладный воздух, вам следует обратиться к профессионалу.

Если вы хотите узнать больше о цикле оттаивания теплового насоса, посетите наш блог «Цикл оттаивания теплового насоса»

Думаете, у вас проблема с тепловым насосом?

Если вы пытаетесь определить, является ли холодный воздух, который вы чувствуете, законной проблемой теплового насоса, мы предлагаем вам сделать следующее …

1) Проверьте приточный и возвратный воздух теплового насоса с помощью термометра.Если температура воздуха из приточного вентиляционного отверстия составляет около 90 градусов, ваш тепловой насос работает нормально.

2) Если вы проверяете подачу воздуха в свой дом и обнаруживаете, что тепловой насос выдувает холодный воздух , позвоните и назначьте встречу со специалистом, который может отремонтировать ваш тепловой насос.

Не знаете, к кому обратиться за помощью с тепловым насосом? Мы — самые надежные профессионалы в области HVAC в Аризоне, и мы будем рады помочь вам устранить любые проблемы с тепловым насосом, с которыми вы столкнетесь.

График ремонта!

.