Принцип роботи парокомпресійного теплового насосу

Тепловий насос - це «холодильник навпаки». В обох пристроях основними елементами є випарник, компресор, конденсатор і дросель (регулятор потоку), з'єднані трубопроводом, в якому циркулює потік холодоагенту - речовини, здатної кипіти при низькій температурі і міняє свій агрегатний стан з газового в одній частині циклу, на рідкий - у інший. У холодильнику основним кінцевим продуктом є холод, вироблений у випарнику, у тепловому насосі - навпаки, кінцевим продуктом є теплота конденсації.

Тепловий насос - пристрій, що поглинає тепловий потік від джерела з низькими температурами (низькопотенційного джерела тепла) і віддає його назад за рахунок підведення енергії при більш високих температурах (середовищу, що нагрівається).

Основними характеристиками теплового насосу є:

- номінальна споживана потужність (компресора) - максимально можливе споживання електроенергії тепловим насосом при тривалій експлуатації в певних умовах,

- теплопродуктивність - тепловий потік, що передається у конденсаторі теплового насосу споживачеві,

- коефіцієнт перетворення - відношення теплопродуктивності теплового насосу до споживаної потужності компресора. Оскільки теплопродуктивність завжди більше споживаної потужності компресора, то коефіцієнт перетворення завжди більше 1.

Для забезпечення функціонування парокомпресійного теплового насосу основне значення має холодоагент (робоче тіло). Він має властивість кипіти при досить низьких температурах. При подачі зовнішнього повітря або води в теплообмінник (випарник) циркулююче в ньому робоче тіло забирає від джерела низькопотенційного тепла частину енергії, при цьому випаровується. Джерело низькопотенційного тепла охолоджується на кілька градусів. Компресор всмоктує газоподібне робоче тіло і стискає його. За рахунок збільшення тиску відбувається підвищення температури - таким чином, робоче середовище «підкачується» до більш високого температурного рівня. Для цього потрібна електроенергія. З компресора стиснуте середовище подається в розташований за ним конденсатор. Тут робоче тіло охолоджується і конденсується, при цьому віддає отримане раніше тепло воді, що циркулює в системі водяного опалення. Після конденсатора рідкий холодоагент дроселюється (через розширювальний вентиль), відбувається зниження його тиску, і цикл повторюється.

Тепловий насос класифікуються за джерелом і приймачем тепла, розподілом нагріваючої і охолоджуючої рідини, термодинамічним циклом, обмеженням джерела і приймача. На мал. 3.1 - 3.3 показані найбільш поширені типи установок на основі теплових насосів замкнутого парокомпресійного циклу, використовуваних для нагрівання та охолодження.

Малюнок 3.1 Схема повітря-повітряного теплового насосу

Малюнок 3.2 Схема водо-повітряного теплового насосу

Малюнок 3.3 Схема водо-водяного теплового насосу.

Як згадувалося вище, джерелами тепла низького потенціалу для теплового насосу можуть служити: грунт, артезіанська вода, побутові стічні води, сонячна енергія, повітря і тепло всередині будівлі. Розглянемо на прикладі нагріву газу на ГРС розташованої на півдні України, доцільність використання низькопотенційного тепла навколишнього повітря як джерела енергії для теплового насосу. При розгляді грунту в якості джерела низькопотенційної теплоти, можуть виникнути питання, пов'язані з відсутністю вільної площі землі для розміщення теплообмінника теплового насосу, а також мінливість температури грунту, яка змінюється протягом року. А використання води не завжди можливе через відсутність водойм.

Дата добавления: 2015-07-13