Доработка холодильной системы для обогрева без потерь функционала

В сегодняшней практике под термином «холодильные машины» следует понимать устройства и агрегаты, которые предназначены для теплоотвода объекта охлаждения, причем рабочая температура агрегатов должна быть ниже, чем в окружающей среде. Чаще всего холодильное оборудование используется для создания отрицательных температур. Предельное значение такой температуры для холодильных установок различного типа может достигать минус 150 градусов по Цельсию. Аппараты, создающие еще более низкие температуры, относятся к классу криогенных машин.

Принципиальная схема подобной техники такова. Любое холодильное оборудование использует в своей работе так называемый тепловой насос. Это означает, что во время работы холодильный агрегат забирает тепло от охлаждаемого предмета или объекта, затрачивая при этом энергию, и передает это тепло во внешнюю среду, роль которой может играть атмосферный воздух или вода, которые, как правило, имеют положительную температурную кондицию. Холодильный агрегат можно также использовать и для переноса тепла к объекту или предмету, чья температура превышает температурный показатель окружающей среды. В этом случае тепловую энергию можно направить, скажем, для обогрева помещения. В этом случае холодильный агрегат превращается в тепловой насос.

Тепловые насосы имеют большие технические перспективы для применения в системах горячего водоснабжения и отопления таких объектов, как многоквартирные жилые дома или частные коттеджи. Причем, если для этих целей использовать промышленные холодильные установки, технические затраты на их модификацию будут небольшими, так как тепловые насосы будут использовать энергию, которая затрачивалась на создание низкой температуры хладоагента. После небольших доработок, не ведущих к изменению конструкции, холодильные машины вполне в состоянии взять на себя обеспечение объекта горячей водой и теплом.

При работе холодильной установки обратный процесс, который совершается, благодаря получению механической энергии, как правило, происходит в неодинаковых температурно-влажностных условиях. Агрегат функционирует на охлаждение в том случае, если тепловая энергия передается от низкотемпературного источника в окружающую среду. А если генерируется обратный процесс, то есть транспортировка тепла от внешней среды к объекту, имеющему более высокий термический фон, холодильное оборудование функционирует по принципу теплового насоса и ее основной функцией является обогрев. А если мы говорим о переносе тепла от источника, имеющего низкую температуру к объекту, температурный фон которого более высок, можно считать, что оборудование работает в так называемом теплофикационном цикле, что подразумевает как обогрев, так и функцию охлаждения объекта.

Из принципиальной схемы холодильного цикла видно, что при работе установки происходит доставка теплого воздуха из помещения, где смонтирован испаритель, в атмосферу, где стоит конденсатор. Таким образом, получается, что испаритель как бы генерирует холодный воздух, а конденсатор – теплый. Если эти агрегаты поменять местами, то у нас будет происходить работа на обогрев помещения. Так как холодильное оборудование не производит тепло, а только транспортирует его, то энергетические затраты получаются гораздо меньше тепла, выделяемого внутри помещения. Поэтому, можно сказать, что если мы поменяем местами испаритель и конденсатор, можно будет говорить о так называемом реверсивном цикле, иначе называемом «цикл теплового насоса», для полноценной работы которого нам потребуется встроить в систему 4-ходовой клапан, предназначенный для регулировки направления хладагента.

Для того чтобы холодильная установка функционировала в качестве теплового насоса, следует выполнить следующие конструктивные изменения. Во-первых, выполнить установку 4-ходового клапана, обеспечивающего реверсирование цикла. Во-вторых, необходимо произвести усиление внутреннего блока теплообменника, потому что при работе установки в нагревательном режиме давление на него возрастет многократно. В-третьих, произвести установку перед компрессором сепаратора для отделения жидкости для исключения проникновения хладагента в компрессор при работе установки на обогрев. В-четвертых, установить еще один терморегулирующий вентиль вместе с комплектом обратных клапанов. И в-пятых, смонтировать на установке дополнительный ресивер, предназначенный для жидкого хладагента, так как в режиме обогрева потребление его будет выше, чем при обычных условиях работы.