Принцип функционирования теплового насоса | Эйркул

• Виды холодильного оборудования
• Обзор климатического оборудования
• Виды холодильных компрессоров
• Драйкулеры: назначение
• Программы обслуживания и ремонта компрессоров
• Назначение и сферы применения промышленных осушителей воздуха
• По каким характеристикам выбирать чиллер?
• Как работают теплообменники и на какие типы они делятся?
• Где и для каких задач используется щит управления?
• За счет чего работают тепловые насосы?
• Использование тепловых насосов для отопления
• Принцип работы теплового насоса
• Основные типы холодильных камер по функциональному назначению
• Полезная информация по выбору промышленного охладительного оборудования
• Какие признаки указывают на неисправность холодильного оборудования?
• Где применяются холодильные камеры?
• Винтовые компрессора Bitzer серии HSN– надежное и эффективное решение для холодоснабжения любого предприятия

Новости

12:08:2022

Кубические воздухоохладители Thermoway по привлекательным ценам

Предлагаем вашему вниманию линейку кубических воздухоохладителей Thermoway (Турция) по сниженным ценам.

05:03:2022

С Международным женским днём!

Искренне поздравляем с праздником весны, дорогие женщины!

Тепловыми насосами называются агрегаты, которые обеспечивают передачу теплоэнергии от менее нагретых предметов к более нагретым и при этом увеличивают их температуру. Они стали чрезвычайно популярными в последние годы, поскольку позволяют получать дешевое тепло и при этом не загрязнять окружающую среду.

Оборудование включает такие элементы, как:

• компрессор, функционирующий от обычной электросети;
• конденсатор;
• испаритель;
• терморегулятор;
• капилляр;
• рабочая среда или хладагент, в качестве которого зачастую применяется фреон.

Принцип работы насосных изделий схож с функционалом кондиционеров, холодильников и прочей техники, способной переносить теплоэнергию из окружающей среды во внутрь помещений. Устройства поглощают тепло грунтовых вод, земли, воздуха.

1. Незамерзающая жидкость движется по внешнему контуру отопительной системы, забирает тепло из окружающей среды и подает его к насосу.
2. В испарителе происходит передача энергии фреону, который закипает и переходит в газообразное состояние.
3. Компрессор сжимает газ. Это способствует повышению его температуры.
4. При попадании в теплообменник (радиаторы, систему «теплый пол») газ отдает теплоэнергию внутреннему контуру отопления, остывает, снова превращается в жидкость, а затем возвращается в испаритель. Так завершается рабочий цикл.
5. Далее процесс повторяется по такому же принципу.

Проще говоря, устройства забирают теплоэнергию с улицы (снаружи) и направляют ее внутрь зданий, создавая там приятный микроклимат и обеспечивая оптимальные температурные показатели.

Принцип действия теплового насоса | Viessmann

Принцип работы теплового насоса очень напоминает по своей сути работу холодильника. В то время как холодильник отводит тепловую энергию и направляет ее наружу, то есть из внутренней части холодильника, тепловой насос делает наоборот: он забирает тепловую энергию от окружающей среды за пределами помещения и преобразует ее в полезную для отопления. Тепловой насос может забирать тепловую энергию как из воздуха внутри помещения или снаружи, так и из грунтовых вод и почвы. И поскольку температура полученного тепла, как правило, не достаточна для того, чтобы отапливать здание или обеспечивать его горячей водой, в дело вступает термодинамический процесс.

В независимости от того, какой тип теплового насоса используется для отопления, в функционал теплового насоса также входит процесс охлаждения, который происходит в четыре этапа.

1. Испарение

Для того, чтобы начать процесс испарения жидкости, необходима энергия. Этот процесс можно наблюдать на примере с водой. Если емкость с водой нагревается до 100 градусов Цельсия (тепловая энергия подается) вода начинает испаряться. При дальнейшем подаче тепловой энергии температура воды не повышается. Вместо этого вода полностью преобразуется в пар.

2. Сжатие газа

При сжатии газа, например воздуха (давление увеличивается), также повышается температура. Вы можете наблюдать это например, если вы придержите отверстие в велосипедном воздушном насосе и начнете процесс «накачки» воздуха, вы почувствуете тепло.

3. Конденсация

Согласно закону сохранения энергии при конденсации водяного пара, высвобождается тепловая энергия, которая ранее использовалась для испарения.

4. Расширение

При резком снижении давления в жидкости, находящейся под давлением, температура снижается в несколько раз. Это можно наблюдать на примере баллона с сжиженным газом для кемпинговой горелки. Открытие клапана может привести к образованию льда на клапане баллона с жидким газом даже летом. (Здесь давление снижается с 30 бар до 1 бар.)

Постоянное повторение процесса

Эти процессы происходят внутри теплового насоса в замкнутом контуре. Для транспортировки тепла используется жидкость (хладагент), которая испаряется при очень низких температурах. Чтобы испарить эту жидкость, используется тепловая энергия из земли или наружного воздуха. Для этого достаточно даже температуры в минус 20 градусов по Цельсию. Холодные пары хладагента затем очень сильно сжимаются компрессором. При этом их температура возрастает до 100 градусов Цельсия. Эти пары хладагента конденсируются и отдают тепло в систему отопления. Затем давление жидкого хладагента на расширительном клапане сильно снижается. При этом температура жидкости снижается до исходного уровня. Процесс может начинаться заново.

Процесс на примере воздушно-водяного теплового насоса

Проще всего объяснить этот процесс на примере воздушно-водяного теплового насоса: тепловой насос «воздух-вода» может состоять из одной или двух составляющих. В обоих случаях встроенный вентилятор активно  направляет  окружающий воздух в теплообменник. Через теплообменник проходит хладагент, который переходит из одного состояния в другое при очень низких температурах. Внутри теплообменника хладагент нагревается воздухом из окружающей среды  и постепенно переходит в газообразное состояние. Для повышения температуры, возникающих при этом паров, используется компрессор. Он сжимает пары хладагента и увеличивает как давление, так и их температуру до требуемого значения.

Другой теплообменник (конденсатор) затем передает тепло от нагретых паров хладагента на отопление (теплые полы, радиаторы, буферная емкость или водонагреватель). Хладагент, находящийся под давлением отдает тепло, его температура падает и он снова переходит в жидкое состояние. Перед тем, как поступить обратно в контур, хладагент сначала расширяется в расширительном клапане. После того, как он достигнет своего исходного состояния, процесс процесс в холодильном контуре может начинаться с самого начала.

Принцип действия | Industrialheatpumps.nl

Принцип работы

Низкотемпературный поток отработанного тепла можно преобразовать в полезное высокотемпературное тепло с помощью теплового насоса. Среди различных типов тепловых насосов, которые были разработаны, механические тепловые насосы получили наибольшее распространение. Принцип его действия основан на сжатии и расширении рабочей жидкости, так называемого «хладагента». Тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного устройства. Хладагент является рабочей жидкостью, которая проходит через все эти компоненты. В испарителе тепло извлекается из источника сбросного тепла. В конденсаторе это тепло доставляется потребителю при более высоком уровне температуры.

Для привода компрессора требуется электроэнергия, и эта энергия добавляется к теплу, имеющемуся в конденсаторе. Эффективность теплового насоса обозначается его COP (коэффициентом производительности), определяемым как отношение общего количества тепла, поставляемого тепловым насосом, к количеству электроэнергии, необходимой для его работы.

Подробнее

Термодинамический цикл

Принцип работы теплового насоса основан на том физическом свойстве, что температура кипения жидкости повышается с увеличением давления. Понижая давление, среда может испаряться при низких температурах, а повышение давления приведет к высокой температуре кипения. График слева показывает этот принцип. Черная линия показывает соотношение между давлением и температурой кипения, в данном случае аммиака. При низком давлении и температуре аммиак испаряется в испарителе. Энергия, необходимая для этого, обеспечивается потоком отработанного тепла. Компрессор увеличивает давление паров аммиака. Затем пар конденсируется при высоком давлении и температуре внутри конденсатора. При конденсации аммиака выделяется тепло: полезный источник энергии. Жидкий аммиак транспортируется к расширительному устройству, которое снижает давление. Аммиак с низкой температурой и низким давлением поступает в испаритель: это начальная точка еще одного цикла.

Подробнее

Хладагенты

На рисунке справа показан цикл теплового насоса для хладагента Аммиак. Для крупномасштабных промышленных применений аммиак является наиболее подходящим хладагентом для тепловых насосов, обеспечивающих температуру до 90 °C. Аммиак считается одним из самых эффективных хладагентов. Однако его использование сопряжено с определенными мерами безопасности. Поэтому аммиак в основном используется для крупных промышленных установок. Выбор хладагента для конкретного применения определяется температурным диапазоном его термодинамического цикла и размерами необходимой установки. Хладагенты можно разделить на две группы: природные хладагенты (бутан, аммиак, CO2) и синтетические хладагенты (R134A, R407C, R410A). В коммерческих целях синтетические хладагенты предпочтительнее натуральных. Недостатком синтетических хладагентов является их сильный вклад в парниковый эффект в случае утечки. Негативное воздействие синтетических хладагентов, например, в 1300-2100 раз выше по сравнению с СО2.

Подробнее

Как работает тепловой насос?

Наука о тепловых насосах  

Тепло естественным образом перемещается из более горячей области в более холодную. Тепловой насос работает, обращая этот процесс, используя для этого небольшое количество электроэнергии. Это происходит за счет цикла сжатия и испарения.

Цикл испарения и сжатия теплового насоса состоит из четырех стадий, через которые циркулирует хладагент. Этот хладагент действует как среда, передающая тепло от одной ступени к другой.

1: Испаритель 

Тепло поступает в теплообменник, известный как испаритель, извне. В зависимости от типа теплового насоса это низкопотенциальное тепло может поступать из любого количества источников. Например, геотермальные тепловые насосы поглощают тепло из земли, атмосферные – из воздуха, а водные – из близлежащего озера или пруда.

Это тепло приводит к испарению хладагента. В испарителе низкотемпературный хладагент низкого давления может поглощать тепло даже в очень холодных условиях (до -20°C).

2: Компрессор 

Испаряющийся хладагент сжимается, что повышает температуру. Говоря более технически, низкопотенциальное тепло превращается в пригодный для использования высокотемпературный режим.

3: Конденсатор 

Газообразный хладагент передает тепло в систему центрального отопления. Это приводит к тому, что хладагент снова конденсируется в жидкость. Это происходит в конденсаторе, втором теплообменнике, где более холодная вода из системы центрального отопления поглощает тепло. Затем это тепло либо циркулирует вокруг системы излучателей (радиаторы или теплые полы), либо используется для нагрева воды.

4: Расширительный клапан

Охлажденный хладагент проходит через расширительный клапан, который снижает давление. Это еще больше снижает температуру, прежде чем хладагент вернется в испаритель, чтобы цикл мог начаться снова.

Принцип работы здесь использует концепцию «скрытой теплоты конденсации и парообразования». Короче говоря, изменяя давление, мы можем контролировать температуру кипения жидкой среды, а затем управлять движением тепла.

Типы тепловых насосов  

Существует два основных типа тепловых насосов: воздушные и грунтовые. Хотя они оба используют один и тот же метод теплопередачи, упомянутый выше, способ подачи низкопотенциального тепла в цикл испарения-сжатия у них немного отличается.

Воздушные тепловые насосы  

Воздушные тепловые насосы являются наиболее популярным типом систем. Находясь вне дома, тепловой насос очень похож на стандартный кондиционер. По сути, способ теплопередачи для кондиционеров очень похож на описанный выше, только наоборот.

Солнечное тепло нагревает окружающий нас воздух, который затем всасывается вентилятором в тепловой насос. Это тепло извлекается из воздуха в змеевик теплообменника – испаритель – и так начинается цикл. Вентилятор поддерживает постоянный поток теплого воздуха, контактирующего с теплообменником.

Геотермальные тепловые насосы  

Геотермальный тепловой насос использует солнечную энергию, хранящуюся в земле, в качестве источника тепла для испарителя. Он собирает тепло через трубы, проложенные под землей, известные как заземляющий контур или заземляющий массив. Смесь воды и специального типа антифриза затем перекачивается через эту сеть подземных труб, поглощая естественное тепло ниже линии замерзания.