Как устроен тепловой насос

Теперь мы знаем, что в тепловом насосе должно быть вещество, которое будет испаряться и конденсироваться, аппараты, в которых это происходит и устройства, которые меняют давление этого вещества.

Вещества для тепловых насосов те же, что и для холодильников и кондиционеров - хладоны или, по-старому, фреоны. Сейчас разработаны и применяются экологически безопасные марки этих веществ.

Испаритель и конденсатор - это теплообменники. В бытовом холодильнике испаритель (где отбирается теплота) расположен внутри камеры и самый холодный на ощупь. А конденсатор - это та самая горячая «решётка» позади камеры.

Устройство, которое повышает давление испарившегося вещества - компрессор (который в холодильнике гудит и трясётся). А для понижения давления используется дроссельное устройство или проще говоря, маленькое калиброванное отверстие.

Эти устройства объединены трубками в единый контур.

Компрессор сжимает пары хладона и при высоком давлении направляет в конденсатор, где хладон при высокой температуре конденсируется, отдавая теплоту, например, в отапливаемое помещение. Жидкий хладон продавливается через дроссель, давление падает и он поступает в испаритель, где готов испариться при низкой температуре, было бы поступление теплоты (например, из воздуха, или из грунта, или от вентиляционных выбросов). Потом пары хладона поступают в компрессор и цикл повторяется.

Вот как выглядит схема этого контура:

Чтобы компрессор работал, его надо подключить к электричеству. (Кстати, водяной насос тоже надо подключать к электричеству). Но на каждый затраченный киловатт-час электроэнергии тепловой насос вырабатывает от 2,5 до 5 киловатт-часов тепловой энергии. Соотношение величины вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициент трансформации. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина. Но и водяном насосе обычно чем больше разность уровней (напор насоса), тем меньше его производительность.