Приблизна схема теплопостачання з допомогою теплового насоса

Теплові насоси можуть застосуються для опалення будинків при цілорічному кондиціонуванні повітря, гарячого водопостачання і технологічних потреб різних підприємств. Проте використання теплових насосів має бути економічно обгрунтованим.

Схема теплопостачання з допомогою теплових насосів показана на малюнку. Вода з опалювальної установки направляється в мережевий насос СН і нагнітається для підігріву в конденсатори К1 і К2, які працюють за двоступеневою схемою і включені послідовно з мережевою водою. В конденсаторі нижнього рівня К1 вода нагрівається від температури t2 до деякої проміжної температури tпр. Після цього вода прямує в конденсатор другого ступеня К2, де нагрівається до температури t1. Далі вода входить в опалювальну систему, віддає тепло і при температурі t2 знов поступає в теплонаносну установку.

Тепло від джерела низької температури (води або повітря) передається у випарнику киплячому робочому тілу, пара якого при тиску Р₀ прямує з випарника І в компресор нижнього щабля КМ1, де стискується до тиску Р_к1. Після компресора КМ1, робоче тіло розподіляється двома потоками. Один з них надходить у конденсатор К1. Другий потік надходить у компресор КМ2 і стискається до тиску Р_к2. З компресора КМ2 пара робочого тіла надходить в конденсатор К2, де нагріває теплоносій від проміжної температури t_пр до температури t₁. З конденсатора К2 рідке робоче тіло відводиться в конденсатор К1 через дросельний вентиль Д2. Весь потік конденсату надходить з конденсатора К1 через дросельний вентиль Д1 у випарник.

Режим роботи теплонасосної машини визначається режимом роботи опалювальної системи. При підвищенні зовнішніх температур опалювального сезону працює тільки компресор нижнього щабля КМ1. При цьому весь потік робочого тіла після компресора КМ1 поступає в конденсатор К1, де нагріває теплоносій до температури t₁. Теплонаносна машина регулюється за допомогою регулятора температури, що впливає на дросельний вентиль Д1.

При більш низьких температурах зовнішнього повітря включається в роботу компресор КМ2 і конденсатор К2 другого ступеня. Регулювання роботи установки в діапазоні температур від t_пр до температури t₁ здійснюється за допомогою регулятора температури, що впливає на дросельний вентиль Д2. Іноді верхній ступінь теплового насоса замінюється електричним нагрівачем, що знижує початкові витрати, але призводить до збільшення витрат електроенергії.

Для цілорічного кондиціювання в південних районах (опалення взимку, кондиціонування повітря влітку) розповсюдження отримують дрібні теплонасосні автоматизовані агрегати (кондиціонери з тепловим насосом) для обслуговування невеликих одноквартирних будинків та окремих кімнат. Ці установки дуже компактні і використовують зовнішнє повітря в якості джерела низької температури. Реверсування установки, тобто перехід з холодильного режиму на теплонаносний здійснюється зміною напрямку потоку робочого тіла. У дрібних установках, де в якості дроселю служить капілярна трубка, зміна потоку рідкого робочого тіла не вносить ускладнень в експлуатацію.