Razkrivanje tehnologije in načel toplotnih črpalk zračnega vira

Uvod

V zasledovanju energetsko učinkovitih in okolju prijaznih rešitev za ogrevanje in hlajenje so se toplotne črpalke zračnega vira pojavile kot priljubljena izbira. Cilj tega članka je celovito razložiti tehnologijo in načela za toplotne črpalke zračnih virov, kar bralcem olajša razumevanje te inovativne tehnologije.

Kaj je toplotna črpalka za zračni vir?

Toplotna črpalka z zračnim virom (ASHP) je vsestranska naprava, ki lahko ogreva in hladi prostore. Pripada širši kategoriji toplotnih črpalk, ki prenašajo toploto iz enega kraja na drugega, namesto da bi neposredno ustvarili toploto. ASHP -ji posebej izvlečejo toploto iz zraka v okoliškem okolju, tudi v hladnih vremenskih razmerah, nato pa to toploto uporabijo za ogrevanje notranjega prostora. V toplejših mesecih lahko postopek obrnemo, da se hladi.

Ključne komponente toplotne črpalke zračnega vira

1. kompresor

Kompresor je srce toplotne črpalke zračnega vira. Ima ključno vlogo pri tlaku hladilnega sredstva. Ko hladilno sredstvo vstopi v kompresor kot plin z nizkim tlakom, ga kompresor stisne v visokotlačni, visokotemperaturni plin. To povečanje tlaka in temperature je bistvenega pomena za postopek prenosa toplote. Na primer, v ogrevalnem ciklu se visokotemperaturno hladilno sredstvo nato uporablja za ogrevanje vode ali zraka, ki bo krožen v zaprtih prostorih.

2. Odpravljalnik

Uparjalnik je tam, kjer se pojavi odvzem toplote iz zraka. Vsebuje hladilno sredstvo v stanju z nizkim tlakom. Ko zunanji zrak prehaja čez tuljave uparjalnika, se toplota prenaša iz zraka v hladilno sredstvo, zaradi česar hladilno sredstvo izhlapi iz tekočine v plin. To je mogoče, ker ima hladilno sredstvo nizko vrelišče, kar omogoča, da absorbira toploto tudi iz razmeroma hladnega zraka.

3.Condenser

V načinu ogrevanja je kondenzator odgovoren za sproščanje toplote, ki jo nosi hladilno sredstvo. Po stiskanju visokotemperaturni, visokotlačni hladilni plin vstopi v kondenzator. Tu prenese svojo toploto v vodo ali zrak, ki se kroži za ogrevalne namene. Ko se toplota sprošča, se hladilno sredstvo kondenzira nazaj v tekočino. V načinu hlajenja so vloge uparjalnika in kondenzatorja obrnjene.

4. Izraz ventil

Razširitveni ventil se uporablja za nadzor pretoka hladilnega sredstva. Zmanjša tlak visokotlačnega tekočega hladilnega sredstva, ki prihaja iz kondenzatorja, kar mu omogoča, da se širi in ohladi. To ohlajeno hladilno sredstvo z nizkim pritiskom nato vstopi v uparjalnik, da spet začne postopek absorpcije toplote.

Delovna načela toplotnih črpalk zračnega vira

Način ogrevanja

1. Absorpcija segreva

V načinu ogrevanja uparjalnik absorbira toploto iz zunanjega zraka. Tudi če je temperatura zunanjega zraka v nekaterih naprednih modelih enaka 15 ° C ali celo nižja, lahko toplotna črpalka še vedno izvleče toploto. Hladilno sredstvo v uparjalniku vre in se spremeni v plin, ko absorbira toploto iz zraka.

2. kompresija in prenos toplote

S plinom z nizkotlačno hladilno sredstvo se nato vriše v kompresor. Kompresor poveča tlak in temperaturo hladilnega sredstva. Visokotemperaturni, visokotlačni hladilni plin se nato premakne na kondenzator. Znotraj kondenzatorja hladilno sredstvo prenaša toploto v vodo v hidronskem sistemu ali v zrak v kanaliziranem sistemu. Ta ogrevana voda ali zrak se nato razdeli po celotni stavbi za ogrevanje.

3.Refrigerant širitev

Po sprostitvi toplote v kondenzatorju je hladilno sredstvo v tekočem stanju z visokim pritiskom. Prehaja skozi ekspanzijski ventil, kar zmanjšuje njen pritisk. Kot rezultat, se hladilno sredstvo razširi in ohladi, nato pa se vrne k uparjalniku, da začne cikel na novo.

Način hlajenja

1. Absorpcija ogrevanja v zaprtih prostorih

V načinu hlajenja je uparjalnik nameščen v zaprtih prostorih. Absorbira toploto iz notranjega zraka in jo ohladi. Hladilno sredstvo v uparjalniku vre in se spremeni v plin, ko absorbira to toploto.

2. kompresija in sproščanje toplote

Kompresor je stisnjen s hladilnim plinom z nizkim tlakom, kar poveča njen tlak in temperaturo. Visokotemperaturni, visokotlačni hladilni plin se nato pošlje v kondenzator, ki se zdaj nahaja na prostem. Tu hladilno sredstvo sprošča toploto, ki jo je absorbirala v zaprtih prostorih na zunanji zrak.

3.Refrigerant širitev in vrnitev

Po sprostitvi toplote hladilno sredstvo preide skozi ekspanzijski ventil, kjer se njen tlak zmanjša. Ohlajeno hladilno sredstvo z nizkim pritiskom se nato vrne v notranje uparjalnik, da nadaljuje hladilni cikel.

Energetsko učinkovitost in okoljske koristi

Toplotne črpalke z zračnim virom so zelo energetsko učinkovite. Lahko prenesejo več toplotne energije kot električna energija, ki jo porabijo. Na primer, v idealnih pogojih lahko ASHP zagotovi do 3-4-krat več toplotne energije kot elektrika, ki jo uporablja, kar ima za posledico znatne prihranke energije. Z okoljske perspektive, saj za ogrevanje in hlajenje porabijo manj energije na osnovi fosilnih goriv, ​​pomagajo zmanjšati emisije toplogrednih plinov. Zaradi tega so pomemben del svetovnega prizadevanja za boj proti podnebnim spremembam.

Zaključek

Toplotne črpalke zračnega vira so izjemna tehnologija, ki združuje energetsko učinkovitost, prijaznost do okolja in vsestranskost. Z razumevanjem njihove tehnologije in načel lahko lastniki stanovanj, podjetij in oblikovalci politike sprejemajo informirane odločitve o sprejemanju te tehnologije za potrebe po ogrevanju in hlajenju. Ker svet še naprej prehaja v bolj trajnostne energetske rešitve, bodo toplotne črpalke v zračnem viru verjetno igrale vse pomembnejšo vlogo v prihodnosti podnebnih prijaznih ogrevalnih in hladilnih sistemov.