氣水泵工作原理
如前所述，此類裝置的主要熱能來源是大氣。氣泵運行的根本基礎是液體在從液態到氣態的相變過程中吸收和釋放熱量的物理特性，反之亦然。作為狀態變化的結果，溫度被釋放。該系統的工作原理與冰箱相反。
為了有效利用液體的這些特性，低沸點製冷劑（氟利昂、氟利昂）在閉合迴路中循環，其設計包括：
- 帶電驅動的壓縮機；
- 風扇式蒸發器；
- 節流（膨脹）閥；
- 板式換熱器;
- 連接電路主要元件的銅或金屬塑料循環管。
由於壓縮機產生的壓力，製冷劑沿迴路移動。為了減少熱損失，管道上覆蓋有人造橡膠或聚乙烯泡沫的隔熱層，並帶有保護性金屬化塗層。作為製冷劑，使用氟利昂或氟利昂，可在負溫下沸騰，至-40℃也不會結冰。
整個工作過程由以下連續循環組成：
- 蒸發器散熱器包含比外部空氣更冷的液態製冷劑。在主動散熱器吹氣期間，來自低勢空氣的熱能被轉移到氟利昂，氟利昂沸騰並變成氣態。與此同時，它的溫度也在上升。
- 加熱後的氣體進入壓縮機，在壓縮過程中它的溫度更高。
- 在壓縮和加熱狀態下，製冷劑蒸汽被送入板式熱交換器，加熱系統的熱載體在此循環通過第二迴路。由於冷卻劑的溫度遠低於加熱氣體的溫度，氟利昂在熱交換器板上積極冷凝，將熱量散發給加熱系統。
- 冷卻後的汽液混合物進入節流閥，它只允許冷卻的低壓液態製冷劑通過蒸發器。然後重複整個循環。
為了提高管子的傳熱效率，在蒸發器上纏繞有螺旋翅片。供熱系統的計算、循環泵等設備的選擇應考慮 水力阻力和係數 傳熱板式換熱器安裝。
系統設備及其操作的視頻概述
變頻熱泵
作為安裝的一部分，逆變器的存在允許設備平穩啟動並根據室外溫度自動調節模式。這通過以下方式最大限度地提高熱泵的效率：
- 效率達到95-98%；
- 將能耗降低 20-25%；
- 最小化電網負載；
- 增加設備的使用壽命。
因此，無論天氣如何變化，室內溫度都穩定地保持在同一水平。同時，配備自動控制單元的逆變器不僅可以在冬季提供供暖，還可以在夏季炎熱天氣提供冷空氣。
同時，應該考慮到額外設備的存在總是會增加其成本和增加投資回收期。
按工作液種類劃分
現代熱泵可以使用 氣態體或化學液體 氨溶液作為傳熱體。特定方案的適用性由幾個因素、系統特性來評估。
- 氟利昂裝置具有基於氣體壓縮和膨脹過程的熱泵循環。它們以某種方式建立在壓縮方案之上。該設備具有吸引人的性能指標，但也有缺點。雖然系統在運行週期時的加權平均消耗是穩定的，但佈線負載很重。此外，帶有氣體熱傳輸器的熱泵在沒有集中式電力網絡或沒有足夠負載能力的電源的地區將不會有用。
- 使用氨溶液的蒸髮型設備的工作循環基於物質在低沸點下的蒸發過程。通過外部熱交換器後的液化是在能源的作用下發生的。這是一個熱燃燒器。幾乎可以使用任何燃料：固體、汽油、柴油、天然氣、煤油，在某些情況下 - 甲醇。因此，蒸發式熱泵在沒有電的地方很有吸引力。此外，該地區某種類型的燃料價格低廉，可能會促使人們選擇此類設備。
系統中使用的工作流體的性質可以在很大程度上說明設備的性能和功率輸出。因此，氟利昂壓縮機熱泵能夠快速加熱房間。氨蒸發模型不具備這樣的能力。它們的首選使用模式是在額定熱輸出下穩定、連續運行。
熱泵的類型
熱泵分為幾種類型。按熱能傳遞方式分類的第一類（型）：
壓縮。主要的安裝元件是壓縮機、冷凝器、膨脹機和蒸發器。這種泵的質量和效率非常高，因此在市場上很受歡迎。
吸收。最新一代的熱泵。他們在工作中使用吸收性氟利昂。因此，工作質量提高了幾倍。
可以區分 熱泵的類型 按熱源分，即：
- 土壤產生熱能（如圖）；
- 水;
- 氣流
- 重新溫暖。它們來自徑流、臟空氣或污水。
按輸入輸出電路類型：
- 空對空。泵吸入冷空氣，降低其溫度，接收所需的熱量，然後將其轉移到需要加熱的地方。
- 水對水。泵從地下水中獲取熱量，將其提供給水來加熱房間。
- 水對空氣。從水到空氣。典型的是使用探針和水井，加熱是通過空氣加熱系統進行的。
- 空氣對水。從空氣到水。這種類型的泵使用來自大氣的熱量來加熱水。
- 土壤水。在這種形式中，熱量是從埋在地下的水的管道中獲取的。熱量來自地面（土壤）。
- 冰水。一種有趣的熱泵。為了加熱空間供暖的水，使用了一種製冰技術，其中釋放了巨大的熱能。如果您凍結多達 200 升水，您可以獲得可以加熱中等大小 40-60 分鐘的能量。
熱泵的優缺點
原則 熱泵運行簡單來說，是基於收集低品位熱能並將其進一步轉移到供暖和氣候系統以及水處理系統，但溫度更高。一個簡單的例子可以在 氣瓶的形式 – 當它充滿氣體時，壓縮機通過壓縮它而升溫。如果你從鋼瓶中釋放氣體，那麼鋼瓶就會冷卻 - 嘗試從可重複使用的打火機中急劇釋放氣體，以了解這種現象的本質。
因此，熱泵可以從周圍空間帶走熱能——它存在於地下、水中，甚至是空氣中。即使空氣的溫度是負的，裡面還是有熱量的。它也存在於任何不會凍結到最底部的水體中，以及也不適合深度凍結的深層土壤中——當然，除非它是永久凍土。
熱泵有一個相當複雜的設備，你可以通過嘗試拆卸冰箱或空調來看到。這些我們熟悉的家用單元與上述泵有些相似，只是它們的工作方向相反——它們從房屋中吸取熱量並將其輸送到室外。如果您將手放在冰箱的後散熱器上，我們會注意到它是溫暖的。而這種熱量只不過是從室內的水果、蔬菜、牛奶、湯、香腸和其他產品中獲取的能量。
空調和分體式系統的工作方式類似——室外機產生的熱量是在冷卻的房間裡一點一點收集的熱能。
熱泵的工作原理與冰箱相反。它從相同穀物中的空氣、水或土壤中收集熱量，然後將其重新定向到消費者——這些是供暖系統、蓄熱器、地板采暖系統和熱水器。似乎沒有什麼能阻止我們用普通的加熱元件加熱冷卻劑或水——這樣更容易。但是讓我們比較一下熱泵和傳統加熱元件的生產力：
選擇熱泵時，最重要的是特定自然能源的可用性。
- 常規加熱元件 - 產生 1 kW 的熱量，它消耗 1 kW 的電力（不包括錯誤；
- 熱泵 - 它只消耗 200 W 的電力來產生 1 kW 的熱量。
不，這裡沒有等於 500% 的效率——物理定律是不可動搖的。這只是在這裡起作用的熱力學定律。可以說，泵從太空中積累能量，“加厚”它並將其發送給消費者。同樣，我們可以通過一個大噴壺收集雨滴，在出口處獲得穩定的水流。
我們已經給出了許多類比，這些類比使我們能夠理解熱泵的本質，而無需使用帶有變量和常數的深奧公式。現在讓我們看看它們的優點：
- 節能 - 如果 100 平方米的標準電加熱。 m. 每月會產生 20-30000 盧布的成本（取決於外面的空氣溫度），那麼帶有熱泵的供暖系統會將成本降低到可以接受的 3-5000 盧布 - 你必須承認，這已經是相當可觀的儲蓄。這沒有技巧，沒有欺騙，沒有營銷技巧；
- 愛護環境——煤炭、核能和水力發電廠危害自然。因此，減少用電量可以減少有害排放量；
- 用途廣泛——由此產生的能量可用於加熱家庭和製備熱水。
也有缺點：
- 熱泵的高成本——這個缺點限制了它們的使用；
- 需要定期維護 - 您必須為此付費；
- 安裝困難——這在最大程度上適用於閉路熱泵；
- 缺乏被人們接受——我們中很少有人會同意投資這種設備以減少對環境的負擔。但是一些遠離煤氣管道並被迫用替代熱源取暖的人同意花錢購買熱泵並減少每月的電費；
- 依賴電源 - 如果停止供電，設備將立即凍結。通過安裝蓄熱器或備用電源可以挽救這種情況。
正如你所看到的，一些缺點是相當嚴重的。
汽油和柴油發電機可以作為熱泵的備用電源。
提示與技巧
熱泵是一種技術複雜且相當昂貴的設備，因此在選擇它時應該承擔很大的責任。為了不至於毫無根據，這裡有一些非常具體的建議。
1. 切勿在沒有先進行計算和創建項目的情況下開始選擇熱泵。一個項目的缺席可能會導致致命的錯誤，只有在巨額額外金融投資的幫助下才能糾正。
2、熱泵和供暖系統的設計、安裝和維護只能委託專業人員進行。如何確保專業人員在這家公司工作？首先，通過提供所有必要的文件、實施對象的組合、設備供應商的證書。非常希望由一家公司提供所有必要的服務，在這種情況下，該公司將全權負責項目的實施。
3. 我們建議您優先選擇歐洲製造的熱泵。不要被它比中國或俄羅斯設備貴的事實所迷惑。當計入整個供暖系統的安裝、調試和調試成本時，泵的價格差異幾乎是難以察覺的。但另一方面，擁有一個“歐洲”供您使用，您將確信它的可靠性，因為泵的高價格只是使用現代技術和高質量材料製造它的結果。
主要品種
供暖系統的所有循環泵都分為兩種設計類型：帶有“幹”轉子的設備和帶有“濕”轉子的循環泵。
在第一種類型的循環泵中，其名稱已經很清楚，轉子不與液體工作介質 - 冷卻劑接觸。這種泵的葉輪通過密封鋼環與轉子和定子分開，通過補償這些元件磨損的特殊彈簧相互壓靠。這種密封組件在泵運行期間的密封性是由鋼環之間的薄水層來保證的，該水層是由於加熱系統中的壓力與外部環境中的壓力差而形成的。
用“乾式”轉子加熱的循環泵以相當高的效率（89%）和生產率而著稱，但這種類型的液壓機也有缺點，包括強大的 工作噪音 以及操作、維護和維修的複雜性。通常，工業供暖系統配備這種類型的泵；它們很少用於家庭供暖系統。
帶“乾式”轉子的單級循環泵
配備“濕式”轉子的供暖系統循環泵是一種葉輪和轉子與冷卻劑持續接觸的裝置。轉子和葉輪在其中旋轉的工作介質充當潤滑劑和冷卻劑。這種泵的定子和轉子使用不銹鋼製成的特殊玻璃相互隔離。這種玻璃內部有一個轉子和一個在冷卻介質中旋轉的葉輪，可保護通電的定子繞組免受工作流體的侵入。
這種類型的泵的效率相當低，僅為 55%，但這種設備的技術能力足以確保冷卻劑在加熱系統中的循環 不是太大的房子.如果我們談論帶有“濕”轉子的循環泵的優點，那麼它們應該包括在此類設備運行過程中發出的最小噪音、高可靠性、易於操作、維護和維修。
濕式循環泵
選擇熱泵的類型
該加熱系統的主要指標是功率。首先，購買設備和選擇一種或另一種低溫熱源的財務成本將取決於功率。熱泵系統的功率越高，部件的成本就越高。
首先，這指的是壓縮機功率、地熱探測器的井深，或容納水平收集器的區域。正確的熱力學計算是系統高效工作的一種保證。
如果您的個人區域附近有一個水庫，那麼最具成本效益和生產力的選擇將是 熱泵水-水
首先，您需要研究計劃安裝泵的區域。理想的條件是該地區存在水庫。使用水對水選項將顯著減少挖掘工作量。
相反，地熱的利用涉及大量與挖掘相關的工作。使用水作為低品位熱量的系統被認為是最有效的。
從地面提取熱能的熱泵裝置涉及大量土方工程。收集器放置在季節性凍結水平以下
有兩種方法可以利用土壤的熱能。第一個涉及鑽探直徑為 100-168 毫米的井。根據系統的參數，這種井的深度可以達到 100 m 或更多。
特殊的探針放置在這些孔中。第二種方法使用管道收集器。這種收集器放置在地下的水平面中。此選項需要相當大的區域。
對於鋪設收集器，潮濕土壤的區域被認為是理想的。自然，鑽井的成本將高於水平油藏。但是，並非每個站點都有可用空間。對於 1 kW 的熱泵功率，您需要 面積從 30 到 50 平方米.
建造一口深井獲取熱能可能比挖坑便宜一點
但一個顯著的優勢在於空間的顯著節省，這對於小地塊的所有者來說很重要。在現場存在高位地下水位的情況下，可以將熱交換器佈置在彼此相距約 15 m 的兩個井中
在現場存在高位地下水的情況下，熱交換器可以佈置在彼此相距約 15 m 的兩個井中。
通過在封閉迴路中抽取地下水來提取此類系統中的熱能，其中一部分位於井中。這種系統需要安裝過濾器並定期清潔熱交換器。
最簡單和最便宜的熱泵方案是基於從空氣中提取熱能。一旦它成為製造冰箱的基礎，後來的空調就是按照它的原理髮展起來的。
最簡單的熱泵系統從氣團中獲取能量。在夏天它參與供暖，在冬天參與空調。該系統的缺點是，在獨立版本中，單元功率不足
效率 各種類型的本設備 不一樣。使用空氣的泵性能最低。此外，這些指標直接取決於天氣狀況。
地面熱泵品種性能穩定。這些系統的效率係數在 2.8 -3.3 之間變化。水對水系統是最有效的。這主要是由於源溫度的穩定性。
需要注意的是，泵收集器在水庫中的位置越深，溫度就越穩定。要獲得 10 kW 的系統功率，需要大約 300 米的管道。
表徵熱泵效率的主要參數是其轉換係數。轉換係數越高，熱泵的效率越高。
熱泵的轉換係數通過熱流量與壓縮機運行所消耗的電能之比來表示
