Тепловые насосы

Температуру можно понимать как концентрацию тепловой энергии в каком-то веществе или пространстве. Если в определённом пространстве или объекте набито много энергии, там жарко. Если энергия распределена сравнительно широко, там холодно.

Более высокая температура означает, что молекулы вещества имеют больше кинетической энергии - то есть быстрее вибрируют в твёрдом теле или быстрее движутся и чаще сталкиваются в жидкости или газе. Когда они вибрируют или сталкиваются, мы ощущаем эту кинетическую энергию как тепловую энергию (то есть тепло). Так что температуру можно повысить, активно добавляя энергию из внешнего источника или концентрируя её, сжимая (больше) молекул в меньшем пространстве.

Согласно основным всеобщим законам термодинамики, энергия всегда стремится распределиться или перейти из областей с высокой концентрацией энергии в области с низкой, пока всё не уравновесится и не станет одинаковым (это называется энтропией - см. «Другие видео»). Поэтому в холодные дни тепловая энергия рассеивается из тёплого дома на холодную улицу. Теплообмен можно замедлить изоляцией, но тепловые насосы полностью обращают его вспять, хитро используя те же принципы и специальную жидкость под давлением, которая называется хладагентом.

Хладагенты особенно полезны здесь потому, что мы можем легко менять их температуру кипения.

Температуры кипения

Давай разберёмся в науке о температурах кипения. Кипение - это испарение жидкости в газ, когда молекулы получают достаточно кинетической энергии, чтобы освободиться от межмолекулярных сил, удерживающих жидкость вместе. В жидкости эти силы постоянно разрываются и возникают снова, позволяя молекулам двигаться мимо друг друга. Чтобы превратить жидкость в газ, её молекулам нужно достаточно энергии, чтобы полностью отделиться. Это не обязательно должно происходить ровно при 100 °C (212 °F), как обычно бывает с водой, и даже не обязательно должно происходить, когда жарко…

Например, если нагревать чайник высоко в горах, окажется, что он кипит при более низкой температуре. Всё потому, что атмосферное давление на большой высоте ниже, чем на уровне моря, и молекулы могут легче разойтись и вырваться наружу, поэтому воде нужно меньше энергии, чтобы закипеть. И наоборот, при более высоком давлении молекулы воды сжаты вместе и требуют больше энергии - а значит, более высокой температуры - чтобы закипеть и освободиться. Поэтому давление может менять температуру кипения воды.

Явная и скрытая теплота

Обычно, когда ты нагреваешь (или охлаждаешь) что-то вроде воды, добавление (или отведение) энергии сначала меняет её температуру, увеличивая (или уменьшая) кинетическую энергию её молекул и заставляя их двигаться или вибрировать быстрее (или медленнее). Эта энергия называется явной теплотой, и именно её мы чувствуем, когда что-то кажется горячим или холодным на ощупь.

Но есть ещё один трюк - когда вода достигает температуры кипения, её температура перестаёт расти. Вместо этого вся эта тепловая энергия вдруг идёт на разрыв связей, удерживающих молекулы вместе, и отделение их друг от друга, превращая воду в пар. Температура воды (или, точнее, образовавшегося водяного пара) не начнёт снова расти, пока не испарится вся вода. То же самое происходит при таянии льда, когда твёрдое тело становится жидкостью. Это называется скрытой теплотой, и это огромное количество энергии. На самом деле, чтобы испарить воду, нужно в 7 раз больше энергии, чем потребовалось, чтобы сначала нагреть воду до температуры кипения.

Поэтому воздух кажется теплее во влажные дни, даже когда температура на улице та же самая (поэтому же в прогнозе погоды называют одну температуру, а «ощущается как» - другую) - дополнительный водяной пар в воздухе содержит больше тепловой энергии, чем сухой воздух (то есть содержит всю эту дополнительную скрытую теплоту).

Так пот охлаждает тебя: когда пот испаряется, он поглощает огромное количество тепла тела как скрытую энергию и уносит это тепло с твоей кожи. Во влажных условиях, когда в воздухе уже много испарившейся воды, этот процесс замедляется, и кажется, что вокруг гораздо жарче.

Обратное происходит, когда вода конденсируется из пара обратно в жидкость. Как и когда ты добавлял тепло, чтобы вскипятить воду, при конденсации она отдаёт огромное количество энергии. Так, когда что угодно меняет фазу - то есть кипит, тает, конденсируется или замерзает - оно должно поглощать или выделять «скрытую» тепловую энергию, пока эти связи разрываются или образуются.

Температура и давление

Так что добавление или отведение тепла меняет температуру, но похожее происходит и при изменении давления.

Давление можно приложить к твёрдым телам, жидкостям и газам, но газы легко сжимаются, потому что между их сравнительно широко распределёнными молекулами есть пространство. Жидкости и твёрдые тела, с другой стороны, нельзя сжать так же, потому что их молекулы нельзя прижать ближе друг к другу, чем они уже находятся. Для жидкости приложение давления вместо этого затрудняет отделение молекул в газ. Пар - это вид газа, который ниже критической температуры можно сжать прямо в жидкость без активного охлаждения. Это возможно не для всех газов, то есть все пары - газы, но не все газы - пары.

Мы знаем, что водяной пар легче конденсируется под давлением, которое помогает прижать молекулы ближе друг к другу. Но при достаточном давлении можно сжать водяной пар прямо обратно в жидкость, не охлаждая его. Затем, когда пар конденсируется в жидкость, он выделяет всю свою скрытую энергию. И наоборот, при достаточно низком давлении молекулы жидкости разойдутся без всякого нагрева. Затем, когда они отделяются и испаряются, они поглощают скрытую энергию из окружающей среды.

Но тут возникает небольшое перетягивание каната. При сжатии газов и паров давление также повышает их температуру. Сжимание молекул в меньшем пространстве (или большего числа молекул в том же пространстве) увеличивает концентрацию молекул - молекулы находятся ближе друг к другу, столкновения случаются чаще, и в этом пространстве концентрируется больше кинетической энергии.

Вот где всё становится сложнее - повышая давление, ты получаешь противоположные эффекты: молекулы пара сжимаются вместе и поэтому с большей вероятностью конденсируются, но температура тоже повышается, из-за чего они конденсируются с меньшей вероятностью.

Температура кипения (или конденсации) пара теперь повысилась из-за давления, то есть для сохранения пара в газообразном состоянии в этих новых условиях высокого давления потребовалось бы больше подводимой энергии и более высокая температура.

Так что, если бы его собственная температура не изменилась, при дополнительном давлении он был бы намного ближе к тому, чтобы опуститься ниже новой температуры кипения и конденсироваться.

Но, конечно, его собственная температура изменилась, тоже повысившись из-за давления. Поэтому, хотя давление повышает температуру кипения, оно также повышает температуру пара, и это одновременное повышение температуры мешает конденсации и удерживает пар в газообразном состоянии выше постоянно растущей температуры кипения.

Чтобы пар действительно конденсировался, нужно либо поднять давление ещё сильнее - пока растущая температура кипения не обгонит одновременный рост температуры - либо охладить его, активно отводя тепло, чтобы вся эта дополнительная кинетическая энергия рассеялась, а температура опустилась ниже новой температуры кипения.

Это показывает, насколько тесно связаны температура, температуры кипения и давление. Заставить что-то изменить температуру (или фазу) можно либо 1) активно добавляя или отводя явную (или скрытую) тепловую энергию, либо 2) меняя давление, которое, в свою очередь, может заставить скрытую теплоту поглощаться или выделяться. А повышение давления жидкости или газа повышает его температуру кипения (то есть температуру, при которой он испаряется или конденсируется).

Конечно, всё это относится и к другим веществам, не только к воде: поэтому распыление баллончика с дезодорантом под давлением кажется холодным на коже - быстрый сброс давления при выпуске позволяет молекулам жидкого аэрозоля (и их энергии) разойтись в газ и резко снижает его температуру.

Тепловой насос не вырабатывает тепло, как обычные котлы, печи или электрообогреватели. Вместо этого он использует эти термодинамические принципы, чтобы перемещать уже имеющееся тепло против его естественного потока, то есть забирать низкопотенциальную (то есть рассеянную) тепловую энергию снаружи и концентрировать её внутри помещения. Это происходит благодаря хладагенту в замкнутой системе, которую приводят в работу четыре главных компонента: компрессор, расширительный клапан и два теплообменника, известных как испаритель и конденсатор. На самом деле это точно та же система, что в холодильниках и кондиционерах, просто она работает в обратную сторону (то есть концентрирует тепло в доме, а не выбрасывает его наружу). Начнём с теплового насоса воздух-воздух, который по сути является кондиционером наоборот:

• Шаг 1: При обычном атмосферном давлении у хладагента крайне низкая температура кипения, около -50 °C (-58 °F). Цикл начинается с очень холодной жидко-паровой смеси под очень низким давлением и при температуре, близкой к её температуре кипения.
  Она проходит через трубчатый змеевик, называемый испарителем, и начинает поглощать тепло из наружного воздуха (который вентилятор прогоняет через змеевик). Поскольку хладагент очень холодный, он поглощает тепло, даже когда на улице довольно холодно - даже при температуре воздуха ниже нуля (°C)^† - если только воздух всё ещё теплее самого хладагента. Поглощая тепло, он нагревается и вскоре, поднявшись выше своей низкой температуры кипения, испаряется в газ. При этом он поглощает ещё больше энергии, то есть свою скрытую теплоту.
• Шаг 2: Теперь хладагент - полностью газообразный пар под низким давлением. Он всё ещё сравнительно прохладный (максимум температуры наружного воздуха), но благодаря поглощённой дополнительной скрытой теплоте содержит немало энергии.
  Затем газообразный хладагент проходит через компрессор. Он повышает давление и сжимает газ, сближая молекулы и всю их энергию в меньшем пространстве (то есть молекулы чаще сталкиваются, поэтому их кинетическая энергия растёт), а температура повышается.
  Именно сжатие нагревает пар. Теперь хладагент довольно горячий, обычно около 50-70 °C (120-160 °F) - достаточно горячий, чтобы оставаться газом, хотя его температура кипения теперь тоже повысилась.
• Шаг 3: Затем хладагент поступает во внутренний блок и проходит через другой змеевик, называемый конденсатором. Теперь хладагент заметно горячее (его энергия более сконцентрирована), чем воздух внутри, поэтому тепло естественным образом выделяется и поступает в комнату. При этом он остывает. Ему не нужно сильно остывать, чтобы опуститься ниже своей новой температуры кипения, повышенной из-за более высокого давления в змеевике конденсатора. Затем он легко конденсируется обратно в жидкость и выделяет огромное количество скрытой энергии - достаточно, чтобы обогреть целую комнату или дом.
• Шаг 4: Теперь хладагент - прохладная (почти комнатной температуры) жидкость под высоким давлением, отдавшая большую часть своей тепловой энергии, и он проходит через расширительный клапан, понижающий давление. Это снижает давление в трубке и позволяет хладагенту расшириться - так его молекулы могут разойтись, а оставшаяся энергия рассеяться наружу. Хладагент снова становится жидко-паровой смесью и резко охлаждается, готовый начать цикл заново и вернуться в испаритель за новой порцией тепла.

Это показывает, как изменение давления, фазовые переходы и скрытая теплота могут перемещать большие объёмы энергии - гораздо больше, чем можно передать за счёт обычных температурных градиентов с помощью одной лишь явной теплоты. Для сравнения, горячая вода в твоём радиаторе быстро отдаёт ощутимую явную теплоту (которой, как мы знаем, по сравнению со скрытой теплотой довольно мало), поэтому для обогрева целой комнаты радиаторы нужно постоянно подпитывать новой горячей водой. Расход хладагента в тепловом насосе может быть намного ниже при той же отдаче тепла. К счастью, тепловые насосы также могут работать вместе с котлами и водяными системами отопления, передавая тепло воде, которая циркулирует через радиаторы, тёплый пол и систему горячего водоснабжения (см. Типы тепловых насосов).

^† Примечание: Тепло или тепловая энергия есть даже при температуре ниже 0 °C - просто она сильно рассеяна. Сама отметка 0 °C условна на непрерывной температурной шкале (шкале Цельсия), которая основана на точке плавления/замерзания воды при обычном атмосферном давлении. Поэтому шкала Цельсия может опускаться ниже нуля, к отрицательным значениям.

Настоящий «абсолютный ноль» основан на абсолютной шкале энергии (шкале Кельвина), которая задаёт самую низкую теоретически возможную температуру для любого вещества, когда энергия находится на абсолютном минимуме. Шкала Кельвина не опускается ниже 0 K, что соответствует -273 °C, потому что отрицательной энергии быть не может. При любой температуре выше этой тепловой насос теоретически может работать. На практике современные тепловые насосы могут извлекать энергию из воздуха с температурой до -20 °C (то есть 253 K). Если при более высоких температурах эффективность низкая, обычно дело в проектировании или установке, а не в самой технологии.

Тепловые насосы используют электричество, чтобы переносить тепло из одного места в другое, а не создавать его. В отличие от них, традиционные системы отопления создают тепло либо за счёт электрического сопротивления («резистивное отопление», как в электрических обогревателях), либо сжигая ископаемое топливо, например уголь или газ, в печи или котле.

Это делает тепловые насосы намного эффективнее. В лучшем случае обычная печь или котёл на газе могут достичь КПД около 90 % - часть энергии от сгорания неизбежно уходит с горячими дымовыми газами при выделении водяного пара (в виде неуловленной скрытой энергии). Для электрообогревателей электричество из электросети - выработанное при сжигании ископаемого топлива и переданное через трансформаторы и многие километры линий электропередачи от электростанций - составляет лишь около 40 % исходной химической энергии, содержащейся в этом ископаемом топливе за пределами дома.

Тем временем тепловые насосы потребляют сравнительно мало электричества для работы вентиляторов во внутреннем и наружном блоках и питания компрессора. Хладагент внутри контура меняет фазу в ходе естественного, самопроизвольного процесса - тепловой насос лишь создаёт нужные для этого условия. Поэтому хорошо спроектированный и установленный тепловой насос может перемещать более чем втрое больше энергии, чем потребляет в виде электричества (то есть 300 %). В идеальных условиях (см. Системы отопления) эффективность может вырасти более чем в 5, а то и в 8 раз (500-800 %).

Эффективность = Полученная энергия (тепло, которое ты получаешь) ÷ Затраченная энергия или топливо (то, за что ты платишь)

В зависимости от того, где ты живёшь, электричество обычно стоит заметно дороже газа. Например, в Великобритании электричество стоит примерно в 3 раза дороже газа. Но поскольку тепловые насосы могут работать с эффективностью выше 300 %, они могут обходиться дешевле газовых котлов - особенно по мере того, как разрыв в цене электричества и газа сокращается благодаря переходу к более чистым электросетям и новым мерам политики, а электричество дешевеет.

Самый дешёвый и эффективный вариант - питать тепловые насосы возобновляемой электроэнергией. Но даже если тепловой насос работает от электричества, полученного из ископаемого топлива, он всё равно может быть эффективнее и дешевле обычных систем отопления. Тепловой насос с показателем эффективности всего 2,5 может использовать лишь 40 % исходной энергии природного газа, сожжённого на электростанции, но, используя это электричество для переноса в 2,5 раза большего количества энергии, чем он потребляет, он поднимает эти 40 % до 100 % - и тем самым превосходит даже 90-процентную эффективность, достигаемую при сжигании газа на месте.

Реальная эффективность теплового насоса и расходы на его работу зависят от:

• Размер дома: большим домам нужно больше энергии для отопления.
• Утепление: хорошо утеплённые дома сохраняют тепло и позволяют насосам работать при более низких, эффективных температурах.
• Проектирование системы и установка: при плохой установке или со старыми моделями расходы могут быть выше, чем с котлом, но современные тепловые насосы при грамотной установке могут заметно сэкономить деньги.

Существует несколько типов тепловых насосов, но все они работают по одним и тем же основным принципам. Самые распространённые типы забирают тепло из воздуха:

• Тепловые насосы воздух-воздух - это, по сути, кондиционеры наоборот. В обоих используются два вентиляторных теплообменника, где вентилятор прогоняет воздух через каждый змеевик с хладагентом, чтобы поглощать или отдавать тепло. От кондиционеров они почти не отличаются, кроме того, что хладагент переносит тепло в обратном направлении - в кондиционерах испаритель находится внутри и поглощает тепло, а конденсатор расположен снаружи и отдаёт его.
  Тепловые насосы воздух-воздух могут быстрее обогревать комнаты, а иногда и работать в обратную сторону, обеспечивая охлаждение. Здесь испаритель и конденсатор взаимозаменяемы, а дополнительный клапан меняет направление потока хладагента без необходимости разворачивать компрессор. Это также даёт преимущества кондиционирования и осушения воздуха: змеевик испарителя поглощает тепло вокруг себя и поэтому сильно охлаждает всё рядом - водяной пар из воздуха конденсируется при контакте со змеевиком, снижая влажность в комнате.
  Они дешевле и их легко разместить среди мебели; однако для жилых помещений они обычно менее комфортны (могут шуметь, дуть и создавать турбулентные потоки воздуха, а также постоянно перегревать или недогревать помещение), а равномерно распределить тепло по дому сложнее, поэтому часто нужна система из нескольких внутренних блоков в разных комнатах или воздуховоды для подачи тёплого воздуха по всему зданию. Кроме того, тебе всё равно понадобится какой-то дополнительный нагреватель для бытовой горячей воды.
• Тепловые насосы воздух-вода используют змеевик или пластинчатый металлический теплообменник, чтобы передавать тепло от хладагента воде, которая циркулирует через радиаторы и тёплый пол, либо воде в баке бытовой горячей воды (это отдельные системы; тебе же не хочется купаться в воде из радиаторов!). Такие системы медленнее нагреваются, но и медленнее остывают. Поэтому они лучше подходят для более комфортной и стабильной среды. Благодаря этому бак горячей воды также можно использовать для накопления энергии. Однако они гораздо дороже и могут потребовать серьёзной модернизации труб и радиаторов (они занимают место на стенах и могут быть перекрыты мебелью). К тому же в некоторых местах, например в США, водяные системы могут быть ещё не установлены.
• Комбинированные системы могут использовать и радиаторы, и вентиляторные теплообменники, в зависимости от комнаты, например радиаторы в ванных, а вентиляторные блоки в других помещениях. Тем временем системы рекуперации тепла могут использовать тепло, которое летом забирают системы кондиционирования и обычно выбрасывают наружу, чтобы вместо этого нагревать бытовую горячую воду.

Воздушные тепловые насосы также бывают разных компоновок:

• Блоки сплит-системы исторически наиболее распространены: один блок теплообменника находится внутри, а другой - снаружи. Компрессор и расширительный клапан обычно расположены во внешнем блоке, чтобы меньше мешать шумом и занимать меньше места внутри. Затем трубы с хладагентом идут снаружи внутрь, а блоки можно размещать далеко друг от друга, чтобы лучше использовать пространство.
• Моноблоки сейчас становятся всё популярнее. Обычно это тепловые насосы воздух-вода: оба теплообменника и весь контур хладагента находятся в одном наружном блоке, а трубы подают горячую воду к радиаторам внутри. Это избавляет от необходимости прокладывать изготовленные на заказ трубы с хладагентом, входящие в дом и выходящие из него, экономя время, деньги и снижая риск.

Воздушные тепловые насосы эффективно работают в большинстве условий, хотя при температуре ниже -20 °C у них могут возникать сложности. Как кондиционеры могут осушать воздух, так и зимой вода может конденсироваться и замерзать на наружном змеевике или блоке, вызывая накопление инея. С этим бывает легко справиться (например, системы автоматически и ненадолго меняют цикл охлаждения на обратный, чтобы иней растаял), но со временем это может снизить среднюю эффективность (хотя уже существуют новые технологии активного размораживания или предотвращения инея).

Тепловые насосы грунт-вода обычно эффективнее и лучше работают при низких температурах, поскольку температура грунта стабильнее и постояннее, чем температура воздуха, особенно зимой, когда отопление нужнее всего. Они используют ещё один замкнутый контур с циркулирующей жидкостью (обычно смесью воды и антифриза), который называется коллектором, поглощает тепло из грунта (или отдаёт туда тепло при обратной работе для охлаждения) и передаёт тепло хладагенту через испаритель. Есть два основных типа коллекторов:

• Горизонтальные контуры состоят из труб, проложенных в неглубоких траншеях. Чем шире распределены трубы (чем они менее сгруппированы), тем больше тепла они могут извлечь и тем эффективнее работают. Это также снижает риск забрать столько тепла, что грунт замёрзнет (а это может быть очень вредно). Самые эффективные коллекторы покрывают как можно большую площадь грунта одним непрерывным контуром.
• Вертикальные контуры требуют гораздо меньше места и уходят глубоко в землю (настолько, насколько позволяет существующая подземная инфраструктура - нужны исследования грунта!). Они бывают двух разных типов:
• • Замкнутый контур - глубокая скважина с одной длинной петлёй трубы, которую затем засыпают грунтом. Для обычного дома может понадобиться несколько скважин, в зависимости от глубины каждой из них.
  • Открытые контуры используют водоносные горизонты, то есть напрямую используют подземную воду как теплоноситель, проходящий по контуру коллектора. Они эффективнее (на один этап/барьер теплопередачи меньше), но требуют больше специальных знаний и обслуживания (грязная вода требует регулярной очистки фильтров системы).

Тепловые насосы грунт-вода часто зависят от воды в грунте, которая проводит и восполняет тепло, а это зависит от пористости и проницаемости почвы. Более простой вариант - забирать тепло прямо из водоёма.

Тепловые насосы вода-вода могут быть ещё эффективнее и стабильнее, чем тепловые насосы грунт-вода, и так же используют замкнутые или открытые контуры: отдельный замкнутый контур жидкости коллектора проходит через воду, либо напрямую используется вода из источника (что снова повышает эффективность, но требует регулярной очистки). Важна скорость, с которой вода (а значит, и доступное тепло) восполняется - текущая вода может быть эффективнее стоячей воды без активных течений, обновляющих соседние слои воды. Также лучше забирать тепло выше по течению, а использованную, отдавшую тепло воду выпускать ниже по течению, чтобы повысить эффективность и не возвращать в систему уже использованную более холодную воду.

Тепловые насосы грунт-вода и вода-вода требуют гораздо больших первоначальных затрат на установку и доступа к достаточному пространству или воде, но благодаря большей эффективности могут со временем дать большую экономию на эксплуатации. Однако воздушные тепловые насосы сильно улучшились и уравняли шансы - теперь меньше внимания уделяется температуре и стабильности источника тепла, а больше - оптимизации гидравлической схемы и самой системы отопления.

Датчики и управление системой:

• Умные термостаты - помогают поддерживать ровное отопление, плавно регулируя температуру небольшими изменениями, а не постоянно выключая и снова включая отопление.
• Погодная компенсация - отопление заранее регулируется с помощью датчиков, которые отслеживают температуру на улице, ещё до того, как она повлияет на температуру в доме.

Температура воды в водяной системе:

• Радиаторы большего размера и большие баки для воды могут вмещать больше воды и, значит, больше тепловой энергии при заданной температуре. Это значит, что воду в них можно держать при более низкой температуре, чтобы запасать столько же тепла, сколько в меньших баках или радиаторах (то есть при меньшей плотности тепловой энергии). Это уменьшает разницу температур между водой и окружающей средой, замедляя передачу тепла. Хотя из-за этого система медленнее нагревает дом, большие радиаторы также имеют большую площадь поверхности, через которую отдают тепло, что компенсирует более медленную передачу. Это также повышает стабильность: тепло подаётся ровнее, а нежелательные и напрасные потери тепла из баков и соединительных труб замедляются.
  Кроме того, это позволяет отопительной системе в целом работать с более низкой температурой подачи. Поскольку для передачи тепла воде хладагент должен быть горячее, более холодная вода позволяет держать целевую температуру хладагента ниже. Источник тепла всегда должен быть горячее, чтобы передавать тепло, поэтому более высокая температура подачи или бака заставляет тепловой насос работать горячее, тогда как более низкая температура подачи или бака позволяет и температуре хладагента быть ниже.
  Более низкая целевая температура хладагента также означает меньшую разницу температур с внешним источником тепла, которую тепловому насосу нужно преодолеть. Поэтому компрессору нужно меньше работать, повышая давление и температуру хладагента, что снижает расход электричества и повышает эффективность.
• Стратификация (то есть естественное образование градиента температуры - или «термоклина» - внутри бака с водой) может помочь снизить температуру воды, получающей тепло от хладагента, тем самым ускоряя передачу тепла или уменьшая потребность в более горячем хладагенте. Поэтому лучше размещать змеевик теплообменника внизу бака, где более тяжёлая холодная вода находится под тёплой водой.
  По этой причине лучше выбирать более высокие и узкие цилиндрические баки, которые усиливают этот термоклин, и направлять холодную воду, возвращающуюся от радиаторов по всему дому, в нижнюю часть бака вместе с остальной холодной водой (при низком давлении и скорости, чтобы не перемешивать воду, уже находящуюся в баке).

Трубы и теплообменники:

• Более мощные теплообменники могут нагревать воду быстрее или при меньшей разнице температур во всей системе. Например, более длинные или ребристые змеевики имеют большую площадь поверхности и поэтому могут улучшать передачу тепла. Однако:
• • Если сделать путь потока слишком длинным или узким, это ограничит скорость потока хладагента и, значит, подачу тепла. Тогда насосу придётся работать интенсивнее, повышая требуемую температуру хладагента в тепловом насосе.
  • Если сделать внутренний диаметр змеевика слишком большим, давление упадёт, а жидкость будет двигаться слишком медленно, что позволит образоваться изолирующему слою у стенок трубы, который ограничит передачу тепла.
  
  То же самое относится к водяным трубам и змеевикам, ведущим к радиаторам и проходящим через них. Трубы нужно точно настроить и сбалансировать, чтобы максимально передавать тепло в радиаторе, но свести к минимуму потери тепла в соединительных трубах.

(Дополнительный материал на основе информации от Technology Connections & Heat Geek)