Принципы работы теплового насоса

Знаете ли вы, что до 25% энергии, необходимой для работы теплового насоса, берется из электрической сети? Остальное полностью возобновляемая энергия накапливается в земле. Благодаря этому установка теплового насоса - это не только комфорт и удобство, но и наш маленький и большой вклад в защиту окружающей среды.

Тепловой насос не выделяет паров, что, как следствие, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.

Суть работы теплового насоса заключается в использовании природных энергетических ресурсов, которые могут быть источником атмосферного воздуха, грунтовых, поверхностных или подземных вод. Тепловой насос (лифты) получает тепловую энергию из этих источников и передает ее нагретому объекту.

Тепловые насосы используются в системах кондиционирования воздуха, системах центрального отопления, системах теплых полов, для отопления коммунальной воды. Конструкция и работа теплового насоса аналогичны работе бытового холодильника , с той разницей, что «продукт» теплового насоса обычно является теплом. В противном случае работа теплового насоса также оптимизируется. Работа теплового насоса в системе отопления несколько отличается от работы типичного котла. Помимо очевидного отсутствия дымохода, максимальная температура потока, получаемая тепловым насосом, обычно составляет 55–65 ° C (это зависит от конструкции теплового насоса).

Второй важной особенностью любого теплового насоса является то, что подавляющее большинство энергии, подаваемой в систему, берется из так называемых самый низкий источник (ДЗ) (колодезная вода, море, земля, воздух). Конечно, лучше всего, когда тепловой насос получает как можно больше тепла от «свободной» DZ и меньше энергии от электросети. Оптимальный выбор мощности теплового насоса для конкретной системы также очень важен - особенно невыгодно выбирать тепловой насос со слишком высокой мощностью.

Описание принципа работы

Тепловой насос компрессора работает так же, как и классические компрессорные холодильные устройства, то есть холодильники. Единственный способ - управлять полученным теплом и «холодом». В тепловом насосе испаритель используется для извлечения тепла из окружающей среды при низкой температуре. В конденсаторе то же самое тепло отводится при более высокой температуре нагреваемой среде.

«Перенос тепла» от нижней к более высокой температуре осуществляется в замкнутом термодинамическом цикле , в котором рабочее тело, являющееся носителем тепловой энергии, циркулирует непрерывно. Он подвергается последовательным термодинамическим преобразованиям, образуя замкнутый левый центр термодинамического цикла. Компрессор теплового насоса всасывает пары хладагента из испарителя при низком давлении (от 3 до 6 бар) и температуре (от -5 до 5 ° C) и сжимается до высокого давления (около 25 бар) и температуры (около 90 °). ° С). Пары хладагента находятся за компрессором хладагента. Эти пары конденсируются в конденсаторе, оставляя тепло при температуре около 60 ° C с водой или воздухом, используемым для нагревания.

Пары конденсированного хладагента дросселируются в расширительном клапане до низкого давления и температуры, преобладающих в испарителе. В испарителе хладагент испаряется, тепло, необходимое для испарения, берется из контура рассола. «Тепловая перекачка» происходит за счет электроэнергии, потребляемой компрессором.

Разница между температурой верхнего и нижнего источников определяет эффективность преобразования тепла (отношение количества тепловой энергии, получаемой в конденсаторе насоса, к количеству энергии, подаваемой в компрессор). Меньшая разница вышеуказанных температур гарантирует более высокую эффективность работы теплового насоса. Следовательно, тепловой насос наиболее эффективно работает в низкотемпературных системах отопления (в которых для получения комфортной температуры в помещениях достаточно температуры подачи 35 ÷ 45 ° C в сочетании с более низким источником тепла с температурой не ниже, чем около 0 ° C). .)

Эффективность работы теплового насоса называется так называемой коэффициент полезного действия ( COP ), который определяет отношение полученной тепловой энергии (Qk) к электрической энергии, потребляемой двигателем компрессора (Pe). Тепловой насос - это современное, экологичное, дешевое в эксплуатации и полностью не требующее обслуживания устройство, которое может обогревать сам дом и обеспечивать горячую воду CWU.

Схема работы

Упрощенная схема работы теплового насоса (Hubomag)

1 - перегретые пары хладагента высокого давления
2 - сжижение хладагента в теплообменнике
3 - охлаждаемая жидкость хладагента высокого давления
4 - расширенный хладагент низкого давления
5 - испарение хладагента в испарителе
6 - перегретые пары хладагента с низким давлением
7 - возврат воды из отопительной установки
8 - нагрев воды с помощью конденсирующего теплоносителя
9 - подводящая установка, нагретая водяным насосом, в тепловой насос
10 - «теплая» жидкость из рассольного контура
11 - охлаждение жидкости испаряющимся хладагентом
12 - жидкость рассольного контура, охлаждаемая в тепловом насосе

Параметры теплового насоса

Соотношение энергии, подаваемой в сеть, называется КПД , это самый важный параметр теплового насоса - он определяет меру тепловой эффективности устройства. Чем оно выше, тем эффективнее работает тепловой насос . Коэффициент COP зависит почти исключительно от разности температур; между которыми тепловой насос "переносит тепло". Тепловой насос (например, башенный лифт) потребляет почти в два раза меньше энергии, поднимая тепло с 10 до 35 ° C, чем с -5 до 45 ° C.

Сравнивая параметры, предлагаемые на рынке тепловых насосов, следует всегда обращать внимание на температуры, при которых достигаются данные результаты - обычно получается, что производительность различных тепловых насосов снижается до одинаковых температур лишь незначительно. В типичных операционных системах теплового насоса считается удовлетворительным достижение COP = 3 для нагрева ГВС до 50 ° C и COP = 4,5 для нагрева приемника с температурой приема 35 ° C. Вы можете увеличить КПД до 7, но затем следует обеспечить относительно высокую температуру нижнего источника (что не всегда возможно и экономически оправдано) и как можно более низкую температуру захвата тепла (что почти всегда возможно).

Богдан Хмелецкий

Hubomag

Похожие

Комментарии