Під час проектування теплонасосної установки іноді виникає необхідність підібрати тепловий насос для системи опалення з високотемпературним графіком. Можливість отримання високих температур дозволило б розширити сферу застосування теплових насосів. Особливо актуальним це є для теплових насосів типу повітря-вода, оскільки вони найбільш залежні від впливу температурних коливань навколишнього середовища (повітря).
Більшість теплових насосів здатні досягти різниці температури між нижнім (низькопотенційним) джерелом тепла і верхнім джерелом (теплоносієм системи опалення) не більше ніж на 60°С. Це означає, що при температурі навколишнього середовища -15°С максимальна температура теплоносія системи опалення не перевищує 45°С. Але цього буде вже недостатньо для нагріву води ГВП.
Проблема полягає в тому, що температура холодоагента в компресорі під час стиснення не може перевищувати 135°С. У зворотному випадку олива, що знаходиться у контурі компресора, почне коксуватися, що може призвести до виходу з ладу компресора теплового насоса.
За таких умов максимальна температура теплоносія системи опалення однозначно не може бути вищою за 45°С.
Для вирішення цього завдання було прийнято просте, але дуже ефективне рішення. У контурі робочої рідини вбудовується додатковий контур, що складається з додаткового тепловимінника і додаткового розширювального клапана (дроселя).
Частина холодоагенту (від 10 до 25%), після конденсатора відбирається на додатковий розширювальний клапан (дросель). В клапані робоча рідина розширюється і подається на додатковий тепловимінник, що служить випарником для цієї частини холодоагенту. Надалі, під час другої третини стиснення пароподібного холодоагенту, охолоджена пара, через окремий вхід, впорскується безпосередньо в компресор, охолоджуючи його.
Чинником створення тепла в додатковому теплообміннику є залишок холодоагента (75 – 90%), що подається на основний клапан (дросель). Це створює позитивний ефект, оскільки основний потік холодоагента, додатково охолоджуючись на 8-12°С, потрапляє в випарник з суттєво нижчою температурою. Такий метод дозволяє поглинути значно більшу кількість природного тепла.
Завдяки таким процесам відбувається своєрідний „зсув” температур. Тим самим, є можливість стискати в компресорі більший об’єм пари, відповідно, відбираючи більше тепла. В результаті, досягається необхідний показник тиску і не перевищується температурний поріг у 135°С.
Такі компресори називають компресорами з проміжним вприскуванням пари «EVI» (Intermediate Vapour Injection), а теплові насоси на їх базі – високотемпературними.
Крім отримання суттєво вищої температури у верхньому джерелі, EVI технологія значно покращує ефективність теплового насоса. Завдяки цьому EVI компресори успішно застосовуються як у атмосферних ТН, так і теплових насосах геотермального типу (ґрунт-вода і вода-вода).
Під час проектування системи теплопостачання із застосуванням теплового насоса слід віддавати перевагу низькотемпературним графікам опалення (системи теплих підлог, теплих/ холодних стін, фанкойли і т.ін.). Однак, у разі виникнення потреби забезпечення більш високих температур, необхідно застосовувати високотемпературні теплові насоси з технологією проміжного вприскування пари EVI.
ГтУ
