Principiul funcționării pompei de căldură
Cel mai vechi și tradițional mod de obținere a combustibilului de ardere a căldurii - a fost cunoscut unui om vechi de când a descoperit focul. Această metodă este în continuare, aproape singura opțiune pentru încălzire. Și de-a lungul istoriei civilizației umane nu a suferit schimbări semnificative. Numai sortimentul de combustibil combustibil sa extins, iar procesul a devenit mai sofisticat, pe baza celor mai recente evoluții în acest domeniu. Recent, știința sa implicat, în mod firesc, în ceea ce privește cum se obține încălzirea fără combustibil și ce surse alternative de încălzire pot fi utilizate.
Acest lucru se datorează faptului că acest tip de recuperare a căldurii atrage după sine o serie de probleme care marginalizată de o creștere constantă a prețurilor surselor de căldură existente. În primul rând, acest lucru are un impact distructiv asupra mediului și, în consecință, asupra sănătății umane. Și, de asemenea, pericolul potențial de creștere al unei catastrofe ecologice la scară globală, când existența oamenilor de pe planetă va deveni imposibilă.
Al doilea aspect este că rezervele de combustibil uzat se vor termina mai devreme sau mai târziu. Aceste două motive au forțat oamenii de știință să caute alternative de încălzire. Unul dintre rezultatele acestei cercetări, care a fost deja aplicată în practică la nivel mondial, a fost aspectul pompelor de căldură.
Dispozitivul și principiul de funcționare
Lucrarea oricărui dispozitiv se bazează pe folosirea legilor fizicii. Prin urmare, principiul pompei de căldură se bazează pe proprietățile gazelor și lichidelor, precum și pe principiile termodinamicii acestor medii. În timpul evaporării - transferul unui lichid către o stare gazoasă - energie sau căldură este absorbit. Când condensarea - trecerea substanțelor gazoase în starea lichidă - dimpotrivă, este eliberată. Cel mai intens proces de evaporare are loc la punctul de fierbere și este aproape de această marcă. În condiții normale, apa se fierbe la 100 ° C.
Totuși, există substanțe fierbinți la temperaturi mult mai scăzute. De exemplu, Freon bine-cunoscut începe să fiarbă la +3 0 C, care este mult mai scăzută decât temperatura camerei. Acest lucru înseamnă că în 3 0 C se transformă dintr-un lichid la un gaz, care să fie ușor comprimat (în altele decât fluid) - adică să crească presiunea într-un sistem închis, care, în conformitate cu legile termodinamicii, temperatura va crește.
Compresați freonul gazos teoretic posibil înainte de a obține orice temperatură ridicată. În practică, mai mult interes este încălzirea la valorile sistemelor tradiționale de încălzire, de exemplu până la +80 0 C, ceea ce este foarte posibil. Utilizarea acestor procese și proprietăți importante a contribuit la construirea lucrărilor pompelor de căldură.
În Pământului mai gros la o anumită adâncime temperatura este întotdeauna constantă, indiferent de perioada anului și alte circumstanțe, și este egală cu 8 0 C sunt încorporate în aceste straturi de colectori de la conductele cu care circula antigel le ia căldura pământului. Prin intermediul schimbătorului de căldură, acest lichid încălzește freonul, deplasându-se de-a lungul circuitului pompei de căldură.
La o temperatură de +8 o C, freonul, în mod natural, este transformat într-o stare gazoasă. Acest gaz este comprimat de către compresorul să se încălzească la temperatura de 80 0 C. Aceasta oferă această căldură prin sistemul de încălzire și un alt schimbător de căldură la o temperatură mult mai scăzută, dar cu aceeași presiune ridicată intră în reactor, unde presiunea scade brusc. Ca o consecință, temperatura scade rapid și la valorile trecerii freonului înapoi în starea lichidă. El merge din nou la schimbătorul de căldură pentru a obține căldura pământului, închizând astfel ciclul.
În acest caz, pământul este așa-numita sursă de temperatură joasă. Acestea includ, de asemenea, rezervoare de apă, ape subterane și chiar aer, deoarece toate au o anumită temperatură. Este cunoscut faptul că aproximativ 70% din suprafața pământului este ocupată de apă, ceea ce înseamnă că persoana are rezerve de energie termică colosală, donate de natură. Scopul pompei este de a converti căldura acestor surse în căldură de nivel ridicat - 70-80 0 C.
Teoria folosită în procesul de pompe de căldură a fost descrisă pentru prima dată de către omul de știință francez Carnot în 1824. Procesul a fost denumit „ciclu Carnot“. În 1852, britanicul William Thomson, bazat pe această teorie, a dezvoltat prima pompă de căldură, cunoscută sub numele de "multiplicatorul de căldură". Și în 1855 inginerul austriac Peter Ritter von Rittinger a proiectat prima pompă de căldură și a testat-o.
Cu această tehnologie, ne confruntăm zilnic în viața de zi cu zi, deoarece este folosit în frigiderele care sunt obișnuite pentru noi. În vaporizator - camera de răcire a acestui dispozitiv - căldura produselor este îndepărtată și acestea sunt răcite. Agentul frigorific (freon) transferă și disipează căldura primită prin radiator în atmosferă. Energia consumată de frigider este utilizată numai pentru a deplasa freonul prin sistem cu ajutorul unui compresor.
Tipuri de pompe de căldură
Pompă de căldură geotermală
Sursele de căldură joasă pot fi:
- apa din orice rezervor terestru
- a apelor subterane
- pământ
- aerul
Pe baza acestui fapt și luând în considerare și tipul de lichid de răcire din sistemul de încălzire a încăperilor, determinați tipul de pompă. Atunci când sursa este aterizată și încălzirea se face printr-un sistem de încălzire a apei, tipul pompei este clasificat drept "apă subterană".
secreta In mod similar tipuri de pompe de căldură apă-apă „“ aer-apă „“ aer sol- „“ aer-aer «și» apă-aer“. Pompele care folosesc căldură terestră se mai numește și geotermie, iar căldura aerului se numește aer.
Avantaje și dezavantaje
Avantajele pompelor de căldură:
Utilizarea căldurii pompei de căldură
- Principalul avantaj este că nu este nevoie de combustibil. Mai mult, instalarea nu trebuie să primească specificații tehnice și alte permisiuni.
- Costurile primare pentru sistemul de pompe de căldură și instalarea încălzirii tradiționale sunt adesea comparabile. Iar costurile de funcționare pentru încălzirea acestui dispozitiv sunt mai mici decât pentru toate sistemele tradiționale, cu excepția gazului principal. Dar creșterea costurilor, cel mai probabil, în următorii ani va conduce la faptul că gazul principal pentru eficiență va fi inferior pompelor de căldură.
- Eficiență - sistemul se îndreaptă rapid spre modul de proiectare (cel mult o jumătate de oră) și încălzește casa. În același timp, tehnologia pentru obținerea căldurii este ecologică, non-explozivă și neinflamabilă.
- Fiabilitate ridicată și durată lungă de viață fără reparații majore - până la 25 de ani. O dată pe an este necesară doar o inspecție actuală ieftină.
- Nu este necesară ventilarea pentru funcționarea pompei. Sistemul are un zgomot redus și mic, astfel încât, în absența unei încăperi de cazan, este posibilă instalarea în bucătărie sau într-o altă încăpere.
- Pentru funcționarea pompelor este necesară autonomia electrică. Și în cazul unei întreruperi a energiei electrice, este posibil să lucrați la o schemă de rezervă - de la un generator diesel. În plus, pompele pot fi utilizate împreună cu colectoarele solare.
- Vara, pompa poate funcționa în modul de climatizare. Este ușor de utilizat și necesită atenție minimă - unitatea programată funcționează și menține automat temperatura dorită.
Dezavantaje ale pompelor
Dezavantajele dispozitivului includ:
- Costul ridicat al echipamentului în comparație cu alte tipuri de încălzire cunoscute.
- Necesitatea unor calcule complexe individuale pentru fiecare aplicație individuală.
- Imposibilitatea utilizării unei pompe de căldură într-un singur apartament într-o clădire de apartamente.
Pompă de căldură (apă-apă)
Până în prezent, prețul pompelor este de așa natură încât este principalul factor care împiedică aplicarea lor la scară largă. Acesta include mai multe componente și este diferit pentru fiecare caz în parte.
Pentru o eficiență maximă a încălzirii este necesar un calcul atent al pompei. De asemenea, este nevoie de un studiu al surselor de căldură la un nivel scăzut - este, de asemenea, un cost decent. Costul de instalare sporește în mod semnificativ găurile de puțuri sau așezarea colectoarelor în pământ la o adâncime mare. Prin urmare, cele mai accesibile dispozitive - aer, a căror instalare nu necesită o activitate similară.
Costul mediu de utilizare a pompelor de căldură, în funcție de diferite companii, este în intervalul de 600 până la 1200 de euro pentru 1 kW calculat pentru încălzire. Pentru producătorii diferiți, costul are, de asemenea, o gamă destul de largă și depinde de design, materialele folosite, gradul de automatizare și alți factori.
perspective
Pompele de căldură au cu siguranță un viitor mare. Practica mondială confirmă acest lucru prin indicatorii unei creșteri constante a numărului de dispozitive instalate anual. Costul ridicat se mai plătește după câțiva ani de funcționare, iar unele țări europene inaugurează pompele, care reprezintă o sursă de căldură foarte ieftină de zeci de ani. În medie, consumând 1 kW de energie electrică pentru funcționare, pompa generează energia termică de 4-5 kW.
Până în prezent:
Pompa de căldură eficientă din punct de vedere energetic este foarte eficientă
Aceste cifre arată că astăzi în Vest pompa de căldură este un aparat obișnuit de uz casnic - cum ar fi un cuptor cu microunde sau un televizor.
În Rusia, introducerea acestor dispozitive este împiedicată de utilizarea pe scară largă a gazului relativ ieftin și accesibil. Cu toate acestea, există o tendință de creștere a numărului de pompe de căldură folosite. Sursele de energie regenerabile sunt potențialul pentru care civilizația umană va veni în mod necesar.
concluzie
Utilizarea surselor regenerabile de energie oferă nu numai încălzire fără utilizarea combustibilului, ci și posibilitatea de a primi electricitate în viitor pe baza acelorași principii de transformare. Rezervele acestor surse de pe pământ nu sunt doar enorme - ele sunt nesfârșite, prin urmare se numesc regenerabile. Toate acestea sunt destul de accesibile, iar aplicarea lor este limitată de costul încă ridicat al echipamentelor de conversie din cauza perfecțiunii insuficiente a tehnologiilor existente.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: