Джерело низькопотенцїйного тепла - зовнішнє повітря

Опалювальні системи з ТН, що використовують тепло грунтових вод

Температура грунтової води рідко опускається нижче за показник 12 градусів, тому грунтові води можуть служити оптимальним джерелом енергії для теплових насосів. Проте теплові насоси, що ведуть огорожу тепла з грунтових вод, - досить рідкісне явище, оскільки, по-перше, не скрізь доступна грунтова вода необхідної якості, по-друге - на установку теплового насоса такого типу потрібний спеціальний дозвіл. І потім, установка таких теплових насосів, як правило, обходиться дорожче унаслідок того, що треба бурити не одну, а відразу дві свердловини: що подає і скидну. Незважаючи на порівняно високу вартість подібні теплові насоси ефективні і довговічні. Водні теплові насоси можуть функціонувати не лише за рахунок грунтових вод, але ще і брати тепло з морської або річкової води, проте в зимовий період температура цих видів джерел енергії може бути набагато нижче, ніж температура води, прихованої глибоко під землею.

Зовнішнє повітря є найбільш доступним і необмеженим джерелом тепла низького потенціалу. Він знаходить застосування в теплових насосах, що служать для зимового опалювання і літнього охолоджування повітря в приміщеннях.

Водні і грунтові теплові насоси мають обмежену певними рамками сферу застосування. Проте повітря є скрізь, і він теж придатний для роботи теплового насоса. Тепловий насос з повітряним теплозаборником можна встановити практично у будь-якому місці. Найширше поширення такі теплові насоси отримали в США. Проте опалювальні агрегати цього типу мають істотний недолік: при мінусовій температурі їх ефективність невелика.

Використання тепла повітря представляє значні труднощі, передусім, через низькі значення коефіцієнтів тепловіддачі. Щоб уникнути великих поверхонь нагріву випарника доводиться знижувати температуру випаровування робочого агента, що знижує коефіцієнт перетворення.

Крім того, пристрій для відбору тепла — випарник — при низьких температурах покривається інеєм, що конденсується з навколишнього повітря. В результаті ефективність теплообміну істотно знижується, і тоді доводиться зупиняти роботу і відтавати випарник. Як правило, у випарнику кондиціонера температура знижується на 10...15°З (у холодильниках температурний перепад зазвичай більше — 25.40°С). Тому більшість кондиціонерів настроїти на температуру нижче 13-17°З не вдасться — цей поріг встановлений їх конструкторами щоб уникнути обмерзання випарника, адже режим його відтавання у більшості кондиціонерів не передбачений. Це ж є однією з причин, по якій практично усі кондиціонери з инверторным режимом не працюють навіть при не дуже великих негативних температурах, — мені невідомі моделі, які працювали б хоч би при, — 10°C. Зазвичай вважається, що вже при — 5°C витрати енергії на відтавання будуть порівнянні з кількістю закачаної з вулиці теплоти, і перекачування тепла з вулиці стає неефективним, особливо якщо вологість зовнішнього повітря близька до 100% — тоді зовнішній теплоотборник особливо швидко покривається льодом.

Найбільш доцільним методом боротьби з інеєм є періодичне відтавання випарника. Теплові насоси фірми "Toshiba" – забезпечені автоматичним розморожуючим пристроєм, агрегати швейцарської фірми "Six Modun Rudolf Schmidlin AG", що виготовляються по японській ліцензії, забезпечені автоматичною системою відтавання випарника за допомогою перепуску гарячого хладагенту, теплові насоси французької фірми "С'liref" містять в своїй конструкції термостат розмороження. Фірма ФРН "Vaillant" виготовляє повітряно-водяні теплові насоси з автоматично діючим розморожуючим пристроєм. Наявність ефективної системи відтавання випарника дозволяє застосовувати теплові насоси при температурі зовнішнього повітря нижче за 0°С. Система автоматичного відтавання випарника фірми " Toshiba " допускає роботу теплового насоса при температурі зовнішнього повітря -10°С. Фірма "Slant Fin Corp" (США) виготовляє теплові насоси з мінімальною температурою випаровування -12°С.