Pompa ciepła do lodówki

Pompy ciepła mają duży potencjał oszczędności energii, szczególnie w procesach przemysłowych. Są to tylko systemy odzyskiwania ciepła, które umożliwiają podniesienie temperatury ciepła odpadowego do zdrowszego poziomu. Chociaż zasada pompy ciepła jest znana od połowy XIX wieku, nie miała zachęty do jej rozwijania w czasach taniej i obfitej energii.

Ostatnie badania i rozwój wykazały, że wydajność pompy ciepła prawdopodobnie poprawi się w nadchodzących latach. Ulepszenia w konstrukcji komponentów i wykorzystanie źródeł ciepła odpadowego podniosą wydajność pompy ciepła. W odniesieniu do technicznych aspektów doświadczenia zawodowego, które pozwoliły uzyskać ważne informacje na temat planowania i projektowania systemów pomp ciepła, można zastosować. Ponadto nowe pomysły i sprzęt, które pojawiły się w ostatniej dekadzie, usprawniają projektowanie systemów ogrzewania i chłodzenia z pompą ciepła.

Pompy ciepła i bardzo przypominają klimatyzację (tylko w systemach z wymuszonym przepływem powietrza i układami wydechowymi), z tym wyjątkiem, że zapewniają ogrzewanie i chłodzenie. Podczas gdy pompy ciepła, klimatyzatory wymagają użycia różnych komponentów, działają na tej samej podstawowej zasadzie.

Ciepło przepływa naturalnie od wyższej do niższej temperatury. Pompy ciepła są jednak w stanie kierować przepływ ciepła w przeciwnym kierunku, wykorzystując stosunkowo niewielką ilość wysokiej jakości energii napędowej (energii elektrycznej, paliwa lub ciepła odpadowego o wysokiej temperaturze). W ten sposób pompy ciepła mogą przenosić ciepło z naturalnych źródeł ciepła w pobliżu, takich jak powietrze, woda lub ziemia, lub ze źródeł ciepła wytworzonych przez człowieka, takich jak odpady przemysłowe i domowe, budownictwo lub zastosowania przemysłowe. Pompy ciepła można również stosować do chłodzenia. Ciepło jest przenoszone w przeciwnym kierunku, od aplikacji, która jest chłodzona do atmosfery w wysokich temperaturach. Czasami nadwyżka ciepła z chłodzenia jest wykorzystywana do zaspokojenia jednoczesnego zapotrzebowania na ciepło.

Prawie wszystkie obecnie działające pompy ciepła opierają się na cyklu sprężania pary lub cyklu absorpcji. Teoretycznie pompę ciepła można osiągnąć za pomocą wielu innych cykli i procesów termodynamicznych, w tym cykli Stirlinga i Vuilleumiera, cykli jednofazowych (np. Z powietrzem lub gazami obojętnymi CO2), układów sorpcji pary stałej, układów hybrydowych, w szczególności łącząc kompresję pary i cykl absorpcji), cykl termoelektryczny oraz procesy elektromagnetyczne i akustyczne. Niektóre z nich wchodzą na rynek lub osiągnęły techniczną dojrzałość i oczekuje się, że będą znaczące w przyszłości.

Pompa ciepła jest w rzeczywistości silnikiem cieplnym pracującym na biegu wstecznym i można ją zdefiniować jako urządzenie, które porusza się z ciepła w obszarze niskich temperatur w obszarze wyższej temperatury. Pompa ciepła powietrzna do pomieszczeń mieszkalnych, najczęściej używana, usuwa ciepło z niskich temperatur otoczenia i przepuszcza to ciepło do wnętrza. Aby osiągnąć ten cel i zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, wykonywana jest praca na cieczy roboczej (tj. Czynniku chłodniczym) pompy ciepła.

Aby przenieść ciepło ze źródeł ciepła w celu rozproszenia ciepła, pompa ciepła potrzebuje energii zewnętrznej. Teoretycznie całkowite ciepło dostarczane przez pompę ciepła jest równe ciepłu pobieranemu ze źródła ciepła plus suma dostarczonej energii napędowej. Elektrycznie napędzane pompy ciepła do dostarczania ciepła do budynków z reguły dostarczają 100 kW ciepła tylko 20-40 kW / h energii elektrycznej. Wiele przemysłowych pomp ciepła może osiągnąć jeszcze wyższą wydajność, a tyle samo ciepła dostarcza tylko 3-10 kW / h energii elektrycznej.

Do zastosowań na dużą skalę popularne stały się pompy ciepła wykorzystujące piec do spalania dla dodatkowego ciepła i / lub temperatury ze szczytem dzięki:

W ich zastosowaniu na rynku modernizacji jako dodatkowe jednostki w istniejących piecach i kotłach olejowych lub gazowych
Przy zwiększeniu wydajności połączonego systemu w porównaniu z elektrycznie wspomaganymi pompami ciepła z oporem cieplnym.

W związku z tym pompy ciepła pracujące z dodatkową temperaturą często mówią, że pracują w trybie binarnym. Pompa ciepła z działającym oporem elektrycznym ogrzewania lub bez drugiego, powiedzmy, pracującego w trybie monowalentnym. Z wyłączeniem niektórych elementów sterowania zaprojektowanych do regulacji kompresor i działanie pieca, w rzeczywistości stosowane są standardowe elementy pompy ciepła. System działa w trybie pompy ciepła aż do ustawionej temperatury, zwanej punktem bilansowym, a piec włącza się, gdy wymagane jest dodatkowe ciepło lub, w przypadku rozprowadzania powietrza, pompa ciepła odmraża. W niektórych systemach umożliwia wyłączenie sprężarki całkowicie poniżej punktu równowagi, podczas gdy w innych układach umożliwia się równolegle z pompą ciepła i działanie pieca goldfish10VC w dół do pompy ciepła ze źródłem powietrza. Technologia pomp ciepła jest szczególnie interesująca w krajach o zimnym klimacie, w których tradycyjne sposoby ogrzewania istniejących budynków z gazem lub olejem oraz wymagania dotyczące niektórych dodatków do klimatyzacji występują. System można również wykorzystywać do ogrzewania tylko w połączeniu z tradycyjnym piekarnikiem. Nawet w zimnym klimacie istnieje wystarczająca liczba dni grzewczych powyżej punktu równowagi istniejącej pompy ciepła do tej kombinacji, co jest warte rozważenia.