По аналогии с водяными насосами, перекачивающими воду, тепловой насос "перекачивает" тепло. Иными словами, тепловой насос являются трансформатором тепла, в котором рабочее тело совершает обратный термодинамический цикл, перенося тепло с низкого температурного уровня не пригодного для прямого использования,  на более высокий температурный уровень.

Тепловой насос использует возобновляемые источники энергии:  низкопотенциальное тепло воздуха, грунта, подземных, сточных и сбросовых вод технологических процессов, открытых водоемов. На «перекачивание» тепла затрачивается электроэнергия, но отношение количества получаемой тепловой энергии к количеству расходуемой электрической составляет порядка 2–6.

Принцип работы теплового насоса

Существо работы теплового насоса состоит в  переносе  энергии (тепла) от холодного тела к нагретому.  Для этого используется хладагент, который под воздействием подводимой теплоты испаряется в камере с низким давлением и температурой, далее после принудительного повышения давления и температуры в компрессоре, хладагент   отдает полученное тепло, конденсируясь в камере с высоким давлением и температурой. Отношение количества перенесенной тепловой  энергии  к затраченной электроэнергии привода компрессора называют коэффициентом преобразования энергии теплового насоса.

Гениальный принцип теплового насоса

Устройство и рабочий цикл теплового насоса

Основными элементами теплового насоса являются соединенные трубопроводом испаритель, компрессор, конденсатор и регулятор потока - расширительный вентиль.


Жидкий хладагент продавливается через расширительный вентиль, его давление падает, и он поступает в испаритель, где вскипает, под действием  теплоты, поставляемой коллектором из окружающей среды, и превращается в пар. Далее пар, в который превратился хладагент, всасывается компрессором, сжимается и, нагретый, выталкивается в конденсатор. Конденсатор является теплоотдающим узлом теплонасоса: здесь теплота принимается теплоносителем  системы отопительного контура. При этом пар отдает тепло  и конденсируется, чтобы вновь подвергнуться разряжению в расширительном вентиле и вернуться в испаритель. После этого рабочий цикл начинается сначала. В качестве хладогента в тепловых насосах используют специальные жидкости,  которые кипят при атмосферном давлении и температурах до -50 °С.

Теплoвой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: в первом, внешнем, циркулирует теплоноситель, собирающий теплоту окружающей среды, во втором — хладагент,  который испаряется при низкой температуре, отбирает  теплоту внешнего  теплоносителя, и конденсируется при высокой температуре, отдавая теплоту теплоприемнику, в третьем, внутреннем контуре системы отопления и горячего водоснабжения здания.

Внешний контур  представляет собой, например,  уложенный в землю, скважину  или в воду трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость — антифриз.  Естественным  источником низкопотенциального тепла может служить грунт, скальная порода, озеро, река, море и др.  В качестве искусственных источников низкопотенциального тепла можно привести,  например,   выход теплого воздуха из системы вентиляции какого-либо промышленного предприятия, технологическая вода, используемая в производственных процессах и др.

Во второй контур (собственно тепловой насос) встроены:  теплообменники — испаритель, взаимодействующий с внешним контуром, конденсатор взаимодействующий с отопительным контуром системы,  устройства, которые меняют давление хладагента – расширительный вентиль и компрессор,  и устройства автоматического управления тепловым насосом и системы отопления в целом.

Третий - отопительный контур, включает в себя традиционные радиаторы отопления или системы «теплый пол», бойлеры для нагрева воды и др.