Инверторные тепловые насосы TICA (воздух-вода)

Воздушный тепловой насос — это одно из наиболее энергоэффективных устройств, переносящих тепловую энергию от источника к потребителю в соответствии с парокомпрессионным, абсорбционным, электрохимическим или термоэлектрическим циклом. В современном HVAC-оборудовании применяется, как правило, парокомпрессионный цикл.

Устройство предназначено для снабжения горячей водой радиаторов, теплых полов, вентиляционных установок, фанкойлов, а также для удовлетворения бытовых нужд местных потребителей. Воздушный тепловой насос может осуществлять как прямой нагрев доливаемой водопроводной воды, так и поддерживать температуру рабочей жидкости (теплоносителя), рециркулирующей в системе отопления или поступающей из резервуара.

Кроме того, воздушный тепловой насос, как и традиционный кондиционер, помогает эффективно охлаждать различные объекты. Электроприбор обеспечивает прохладной водой температурой 5—15 градусов Цельсия (обычно 7 °С) конечные элементы системы центрального кондиционирования — вентустановки с подсоединенными к ним воздуховодами и фанкойлы.

Конструкция воздушного теплового насоса

Тепловой насос (воздух-вода) включает следующие основные элементы:

• компрессор;
• дросселирующее устройство (электронный расширительный клапан или терморегулирующий вентиль);
• испаритель;
• конденсатор;
• вентилятор.

Помимо того, воздушный тепловой насос оснащается расширительным баком и водяным насосом (в некоторых моделях может отсутствовать).

Принцип работы воздушного теплового насоса

Как отмечалось выше, воздушный тепловой насос может отапливать либо охлаждать объект. В режиме обогрева электроприбор с помощью вентилятора забирает наружный воздух и направляет его на медный змеевик теплообменника (испарителя), внутри которого циркулирует хладагент (в качестве него могут применяться фреоны R134a, R407c, R410a, углекислый газ (СО2), аммиак (NH3) и др.). Он закипает при довольно низких температурах окружающей среды и из жидкого состояния переходит в газообразное, после чего всасывается компрессором. В данном агрегате хладагент сжимается, как следствие, его давление и температура возрастают. Затем нагретый хладагент нагнетается в конденсатор (кожухотрубный или пластинчатый теплообменник), где и отдает свое тепло рабочей жидкости (воде). Во время теплообмена хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит из газообразного в жидкое состояние. Получившаяся парожидкостная смесь пропускается через дросселирующее устройство (электронный расширительный клапан или терморегулирующий вентиль), и ее давление снижается. После этого уже жидкий хладагент, имеющий относительно низкое давление, снова поступает в испаритель, и весь цикл повторяется.

В режиме охлаждения происходит противоположный процесс. После прохождения дросселирующего устройства имеющий низкое давление жидкий хладагент нагнетается в теплообменник-испаритель (в реверсивном цикле его роль играет конденсатор) и через его трубки отбирает тепло у воды. В результате она охлаждается, а хладон закипает и переходит в газообразное агрегатное состояние. После этого вода температурой до 15 градусов Цельсия (как правило, 7 °С) поступает в охлаждающие помещения кондиционеры (фанкойлы, вентиляционные установки), а нагретый газ всасывается компрессором и нагнетается им в теплообменник-конденсатор. Через него с помощью мощного вентилятора пропускается значительный воздушный поток, который может достигать нескольких десятков тысяч кубометров в час. Взаимодействуя с воздухом через поверхность медных трубок конденсатора, хладагент охлаждается и вновь переходит из газообразного в жидкое агрегатное состояние. Получившаяся парожидкостная смесь пропускается через дроссель, а затем уже в жидком состоянии нагнетается в теплообменник-испаритель. Цикл повторяется.

Хладагенты, используемые в тепловых насосах (воздух-вода)

Сегодня самыми популярными хладагентами для тепловых насосов являются синтетические фреоны и углекислый газ. Применение первых обусловлено: относительной дешевизной; хорошо отработанными технологиями; высокой холодо- и теплопроизводительностью, что позволяет использовать для их сжатия компрессоры с меньшей объемной производительностью; отличной совместимостью с минеральными маслами, необходимыми для смазки и охлаждения силовых агрегатов. С другой стороны, такие фреоны токсичны, являются мощными парниковыми газами и имеют высокий потенциал глобального потепления (GWP). До недавнего времени активно использовались и хлорсодержащие фреоны, которые разрушают молекулы озона, а потому их производство и применение в современных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха было запрещено Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой.

Диоксид углерода, или углекислый газ, является так называемым природным хладагентом. Он экологически чист (потенциал глобального потепления GWP = 1, потенциал разрушения озонового слоя ODP = 0), химически инертен, отличается очень высокой удельной холодо- и теплопроизводительностью, нетоксичен, негорюч и невзрывоопасен. Стоимость производства СО2 невелика: он в 100—120 раз дешевле фреона R134a, к тому же выпускается повсеместно, в том числе в России. Основные трудности, связанные с применением диоксида углерода в качестве хладагента, обусловлены его низкой температурой кипения (не более 31,1 °С) и очень высоким рабочим давлением (до 8—10 МПа). В результате увеличивается металлоемкость оборудования, использующего СО2. Это особенно заметно при сравнении с тепловыми насосами, использующими самые популярные сегодня хемосинтетические фреоны R410a и R134a.

Воздушные тепловые насосы TICA: японские технологии отопления и охлаждения

Воздушные тепловые насосы компании TICA работают как на R410a (полностью инверторные бытовые тепловые насосы серии Jia Jia Run производительностью 12—20 кВт), так и на СО2 (модель TCAH200HH выходной мощностью 80 кВт). Они применяются для снабжения горячей водой вентиляционных установок, фанкойлов, теплых полов в помещениях. Кроме того, инверторные тепловые насосы Jia Jia Run могут обеспечивать охлажденной водой приточно-вытяжные установки и фанкойлы.