Pompa di calore del frigorifero

Le pompe di calore hanno un grande potenziale di risparmio energetico, specialmente nei processi industriali. Sono solo sistemi di recupero del calore, che consentono di aumentare il calore residuo della temperatura a livelli più sani. Sebbene il principio della pompa di calore sia noto dalla metà del diciannovesimo secolo, non ha avuto alcun incentivo a svilupparle in un periodo di energia economica e abbondante.

Ricerche e sviluppi recenti hanno evidenziato che è probabile che le prestazioni di una pompa di calore migliorino nei prossimi anni. I miglioramenti nella progettazione dei componenti e l'uso di fonti di calore residuo aumenteranno le prestazioni della pompa di calore. Per quanto riguarda gli aspetti tecnici dell'esperienza di lavoro, che hanno prodotto importanti approfondimenti per la pianificazione e la progettazione di sistemi di pompe di calore. Inoltre, nell'ultimo decennio sono comparse nuove idee e attrezzature, il design semplificato dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento a pompa di calore.

Pompe di calore e assomigliano molto al condizionamento dell'aria (solo per i sistemi ad aria forzata e di scarico) con l'eccezione che forniscono riscaldamento e raffreddamento. Mentre le pompe di calore, i condizionatori d'aria richiedono l'uso di vari componenti, funzionano secondo lo stesso principio di base.

Il calore scorre naturalmente dalla temperatura più alta a quella più bassa. Le pompe di calore, tuttavia, sono in grado di far fluire il calore nell'altra direzione, utilizzando una quantità relativamente piccola di energia di trasmissione di alta qualità (elettricità, carburante o calore di scarto ad alta temperatura). Pertanto, le pompe di calore possono trasferire calore da fonti naturali di calore nelle vicinanze, come aria, acqua o terra, o da fonti di calore artificiali come rifiuti industriali e domestici, edifici o applicazioni industriali. Le pompe di calore possono essere utilizzate anche per il raffreddamento. Il calore viene trasferito nella direzione opposta, dall'applicazione, che viene raffreddato in atmosfera ad alte temperature. A volte il calore in eccesso dal raffreddamento viene utilizzato per soddisfare la domanda simultanea di calore.

Quasi tutte le pompe di calore attualmente in funzione si basano sul ciclo di compressione o assorbimento del vapore. Teoricamente, una pompa di calore può essere ottenuta con molti più cicli e processi termodinamici, inclusi cicli di Stirling e Vuilleumier, cicli monofase (ad es. Con aria o gas inerti CO2), sistemi di assorbimento di vapore solido, sistemi ibridi, in particolare, combinando la compressione del vapore e ciclo di assorbimento), ciclo termoelettrico e processi elettromagnetici e acustici. Alcuni di questi stanno entrando nel mercato o hanno raggiunto la maturità tecnica e si prevede che saranno significativi in ​​futuro.

La pompa di calore è, infatti, un motore termico, che funziona al contrario, e può essere definita come un dispositivo che si sposta dal calore nella regione di basse temperature nella regione di temperatura più elevata. Pompa di calore ad aria residenziale, digitare più comunemente in uso, rimuovere il calore dalle basse temperature dell'aria ambiente e trasmette tale calore all'interno. Per raggiungere questo obiettivo, e in conformità con la seconda legge della termodinamica, si lavora sul fluido di lavoro (cioè refrigerante) della pompa di calore.

Per trasferire il calore da fonti di calore per la dissipazione del calore, è necessaria energia esterna per la pompa di calore. Teoricamente, il calore totale fornito dalla pompa di calore è uguale al calore estratto dalla fonte di calore, più la somma dell'energia di azionamento fornita. Le pompe di calore a trasmissione elettrica per l'approvvigionamento di calore degli edifici, di norma, forniscono a 100 kW di calore solo 20-40 kW / h di elettricità. Molte pompe di calore industriali possono raggiungere prestazioni ancora più elevate e immettere la stessa quantità di calore solo 3-10 kW / h di elettricità.

Per applicazioni su larga scala, le pompe di calore che utilizzano un forno a combustione per calore e / o temperatura aggiuntivi con un picco sono diventate popolari grazie a:

Nella loro applicabilità al mercato della modernizzazione come unità aggiuntive nelle esistenti stufe e caldaie a petrolio o gas
Aumentando l'efficienza del sistema combinato rispetto alle pompe di calore integrate a resistenza elettrica.

A questo proposito, le pompe di calore che funzionano con calore aggiuntivo spesso affermano che funzionano in modalità binaria. Pompa di calore con resistenza elettrica di riscaldamento in funzionamento o senza l'altra, per esempio, funzionante in modalità monovalente. Escludendo alcuni componenti del controllo progettati per regolare il compressore e il funzionamento del forno, infatti, vengono utilizzati componenti standard della pompa di calore. Il sistema funziona in modalità pompa di calore fino alla temperatura impostata, chiamato punto di bilanciamento e il forno viene acceso quando è necessario il calore aggiuntivo o, nel caso della distribuzione della pompa di calore dell'aria che si scongela. In alcuni sistemi, il compressore si spegne completamente al di sotto del punto di equilibrio, mentre altri consentono il parallelo con la pompa di calore e funzionamento della fornace down goldfish10VC per pompa di calore ad aria. La tecnologia delle pompe di calore è di particolare interesse nei paesi con climi freddi, dove si trovano i mezzi tradizionali per riscaldare gli edifici esistenti di gas o petrolio e si verifica il requisito di alcuni supplementi per il condizionamento dell'aria. Il sistema può essere utilizzato anche per il riscaldamento solo in combinazione con un forno convenzionale. Anche nel clima freddo, c'è un numero sufficiente di giorni di riscaldamento oltre il punto di equilibrio della pompa di calore esistente a questa combinazione, degno di considerazione.