Тепловой насос — это специальное приспособление, которое может передавать тепловую энергию от источника тепла к специальному устройству — тепловому резервуару .
Тепловые насосы перемещают тепловую энергию в направлении, противоположном самопроизвольной передаче тепла , поглощая тепло из холодного пространства и выделяя его в более теплое. Тепловой насос использует внешнее питание для передачи энергии от источника тепла к радиатору. Наиболее распространенная конструкция теплового насоса включает четыре основных компонента — конденсатор , расширительный клапан , испаритель и компрессор . Теплоноситель, циркулирующий через эти компоненты, называется хладагент .
В то время как кондиционеры и морозильники являются знакомыми примерами тепловых насосов, термин «тепловой насос» является более общим и применяется ко многим устройствам отопления, таким как: вентиляция и кондиционирование воздуха, — которые используются для отапливания или охлаждения помещений. Тепловые насосы обычно могут использоваться либо в режиме обогрева, либо в режиме охлаждения, как того требует пользователь. Когда тепловой насос используется для отопления, он использует тот же базовый цикл холодильного типа, который используется кондиционером или холодильником, но в противоположном направлении — выделяя тепло в кондиционированное пространство, а не в окружающую среду. При таком использовании тепловые насосы обычно отводят тепло от наружного воздуха охладителя или от земли.
Тепловые насосы также все чаще используются для нагрева бытовой горячей воды , горячей воды для кухонь, ванных комнат, стиральных машин и т. Д.
В режиме отопления тепловые насосы значительно более энергоэффективны, чем простые электрические нагреватели сопротивления . Однако типичная стоимость установки теплового насоса выше, чем у резистивного нагревателя.
При обсуждении эффективности теплового насоса обычно используются следующие термины: коэффициент производительности (COP), сезонный коэффициент производительности (SCOP и SPF). Чем выше это число, тем эффективнее тепловой насос, тем меньше он потребляет энергии и тем экономичнее он работает. Существует несколько факторов, которые влияют на эффективность теплового насоса, такие как вспомогательное оборудование, технология, размер и система управления, а также условия температуры и влажности: эффективность снижается, когда разность между температурами становится выше или когда может произойти замерзание.
История
1748год: Уильям Кален демонстрирует искусственное охлаждение.
1834год: Джейкоб Перкинсс строит практичный холодильник с диэтиловым эфиром .
1852год: Лорд Кальвин описывает теорию, лежащую в основе тепловых насосов.
1855–1857года: Питер фон Риттингер разрабатывает и строит первый тепловой насос.
1928год: А.Стодола строит тепловой насос с замкнутым контуром (источник воды из Женевского озера ), который обеспечивает отопление мэрии Женевы по сей день.
1945год: Джон Семнер, инженер-электрик из города Норвич , устанавливает экспериментальную систему центрального отопления с водяным тепловым насосом, используя соседнюю реку для отопления новых административных зданий Совета. Коэффициент сезонной эффективности 3,43. Средняя тепловая мощность 147 кВт и пиковая мощность 235 кВт.
1948год: Роберт К.Уэббер зачислен как разработчик и изготовитель первого наземного теплового насоса.
1951год: Первая крупномасштабная установка — Королевский Фестивальный Зал в Лондоне открывается с помощью реверсивного теплового насоса с водоснабжением от городского газа , питаемого Темзой , для зимнего отопления и летнего охлаждения.
Типы
Два основных типа тепловых насосов — компрессия и абсорбция. Компрессионные тепловые насосы работают на механической энергии (обычно приводимой в действие электричеством), в то время как абсорбционные тепловые насосы также могут работать на тепле в качестве источника энергии (от электричества или горючего топлива). Поглощающий тепловой насос может работать, например, на природном газе или сжиженном нефтяном газе . В то время как эффективность использования газа в таком устройстве, которая представляет собой отношение энергии, подаваемой к потребляемой энергии, может в среднем составлять только 1,5, что лучше, чем у печи на природном газе или сжиженном газе, которая может приближаться только к 1.
