Αντλία θερμότητας ψυγείου

Οι αντλίες θερμότητας έχουν μεγάλες δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας, ιδιαίτερα στις βιομηχανικές διεργασίες. Πρόκειται μόνο για συστήματα ανάκτησης θερμότητας, τα οποία επιτρέπουν στη θερμοκρασία να αυξηθεί η θερμότητα σε υγιέστερα επίπεδα. Παρόλο που η αρχή της αντλίας θερμότητας ήταν γνωστή από τα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, δεν είχε κανένα κίνητρο να αναπτυχθεί σε μια εποχή φθηνής και άφθονης ενέργειας.

Η πρόσφατη έρευνα και ανάπτυξη επεσήμανε ότι η απόδοση της αντλίας θερμότητας είναι πιθανό να βελτιωθεί τα επόμενα χρόνια. Οι βελτιώσεις στο σχεδιασμό των εξαρτημάτων και στη χρήση πηγών απόβλητων θερμότητας θα αυξήσουν την απόδοση της αντλίας θερμότητας. Όσον αφορά τις τεχνικές πτυχές της εργασιακής εμπειρίας, οι οποίες παρήγαγαν σημαντικές ιδέες για το σχεδιασμό και το σχεδιασμό συστημάτων αντλιών θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Επιπλέον, νέες ιδέες και εξοπλισμός που εμφανίζονται την τελευταία δεκαετία, ο βελτιωμένος σχεδιασμός των συστημάτων θέρμανσης και ψύξης αντλιών θερμότητας.

Οι αντλίες θερμότητας και μοιάζουν πολύ με τον κλιματισμό (μόνο για συστήματα με εξαναγκασμένο αέρα και εξατμίσεις), με την εξαίρεση ότι παρέχουν θέρμανση και ψύξη. Ενώ οι αντλίες θερμότητας, τα κλιματιστικά απαιτούν τη χρήση διαφόρων εξαρτημάτων, λειτουργούν με την ίδια βασική αρχή.

Η θερμότητα ρέει φυσικά από υψηλότερη σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Ωστόσο, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να κάνουν τη ροή θερμότητας προς την άλλη κατεύθυνση, χρησιμοποιώντας σχετικά χαμηλή ποσότητα ενέργειας υψηλής τάσης (ηλεκτρική ενέργεια, καύσιμο ή υψηλή θερμότητα). Έτσι, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να μεταφέρουν θερμότητα από φυσικές πηγές θερμότητας κοντά, όπως τον αέρα, το νερό ή τη γη, ή από ανθρωπογενείς πηγές θερμότητας όπως βιομηχανικά και οικιακά απόβλητα, κτιριακές ή βιομηχανικές εφαρμογές. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για ψύξη. Η θερμότητα μεταφέρεται στην αντίθετη κατεύθυνση, από την εφαρμογή, η οποία ψύχεται στην ατμόσφαιρα σε υψηλές θερμοκρασίες. Μερικές φορές η υπερβολική θερμότητα από την ψύξη χρησιμοποιείται για να καλύψει την ταυτόχρονη ζήτηση θερμότητας.

Σχεδόν όλες οι αντλίες θερμότητας που λειτουργούν σήμερα βασίζονται είτε στον κύκλο συμπίεσης ατμών είτε στον κύκλο απορρόφησης. Θεωρητικά, μια αντλία θερμότητας μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς περισσότερους θερμοδυναμικούς κύκλους και διεργασίες, συμπεριλαμβανομένων των κύκλων Stirling και Vuilleumier, μονοφασικοί κύκλοι (π.χ. με αέρα ή αδρανή αέρια CO2), συστήματα στερεής προσρόφησης υβριδίων, υβριδικά συστήματα, ιδίως συνδυάζοντας συμπίεση ατμών και κύκλος απορρόφησης), θερμοηλεκτρικό κύκλο και ηλεκτρομαγνητικές και ακουστικές διεργασίες. Ορισμένες από αυτές εισέρχονται στην αγορά ή έχουν φτάσει στην τεχνική ωριμότητα και αναμένεται να είναι σημαντικές στο μέλλον.

Η αντλία θερμότητας είναι στην πραγματικότητα μια θερμική μηχανή που λειτουργεί αντίστροφα και μπορεί να οριστεί ως μια συσκευή η οποία κινείται από τη θερμότητα στην περιοχή χαμηλών θερμοκρασιών στην περιοχή υψηλότερης θερμοκρασίας. Η οικιακή αντλία θερμότητας αέρα, τύπου που χρησιμοποιείται πιο συχνά, αφαιρεί τη θερμότητα από τις χαμηλές θερμοκρασίες του αέρα περιβάλλοντος και περνά αυτή τη θερμότητα σε εσωτερικούς χώρους. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος και σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, εκτελείται εργασία στο ρευστό εργασίας (δηλαδή το ψυκτικό μέσο) της αντλίας θερμότητας.

Προκειμένου να μεταφερθεί η θερμότητα από πηγές θερμότητας για διασπορά θερμότητας, χρειάζεται εξωτερική ενέργεια για την αντλία θερμότητας. Θεωρητικά, η συνολική θερμότητα που παρέχεται από την αντλία θερμότητας είναι ίση με τη θερμότητα που εξάγεται από την πηγή θερμότητας, συν το άθροισμα της παρεχόμενης ενέργειας κίνησης. Ηλεκτρικές αντλίες θερμότητας για την παροχή θερμότητας των κτιρίων, κατά κανόνα, δίνουν 100 kW θερμότητας μόνο 20-40 kW / h ηλεκτρικής ενέργειας. Πολλές βιομηχανικές αντλίες θερμότητας μπορούν να επιτύχουν ακόμη υψηλότερες επιδόσεις και να βάζουν την ίδια ποσότητα θερμότητας μόνο με 3-10 kW / h ηλεκτρικής ενέργειας.

Για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, οι αντλίες θερμότητας που χρησιμοποιούν κλίβανο καύσης για επιπλέον θερμότητα και / ή θερμοκρασία με κορυφή έγιναν δημοφιλείς χάρη:

Στην εφαρμογή τους στην αγορά εκσυγχρονισμού ως πρόσθετες μονάδες στις υπάρχουσες σόμπες και λέβητες πετρελαίου ή φυσικού αερίου
Στην αύξηση της απόδοσης του συνδυασμένου συστήματος σε σύγκριση με τις θερμικές αντλίες θερμότητας με ηλεκτρική αντίσταση.

Από την άποψη αυτή, οι αντλίες θερμότητας που λειτουργούν με πρόσθετες θερμικές αναφέρουν συχνά ότι εργάζονται σε δυαδική λειτουργία. Αντλία θερμότητας με την ηλεκτρική αντίσταση θέρμανσης λειτουργίας ή χωρίς το άλλο, ας πούμε, που εργάζονται σε μονοδύναμη λειτουργία. Εξαιρούνται ορισμένα στοιχεία του οργάνου ελέγχου που έχει σχεδιαστεί για τη ρύθμιση του συμπιεστής και η λειτουργία του κλιβάνου, στην πραγματικότητα χρησιμοποιούνται τα συνήθη συστατικά της αντλίας θερμότητας. Το σύστημα λειτουργεί σε λειτουργία αντλίας θερμότητας μέχρι την καθορισμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται σημείο ζυγοστάθμισης και ο κλίβανος ενεργοποιείται όταν απαιτείται πρόσθετη θερμότητα ή, στην περίπτωση της διανομής της απόψυξης της αντλίας θερμότητας αέρα. Σε ορισμένα συστήματα, ο συμπιεστής είναι σε θέση να απενεργοποιείται εντελώς κάτω από το σημείο ισορροπίας, ενώ άλλοι επιτρέπουν παράλληλη αντλία θερμότητας και λειτουργία του κλιβάνου κάτω χρυσόψαρο10VC για αντλία θερμότητας πηγής αέρα. Η τεχνολογία αντλιών θερμότητας παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον σε χώρες με ψυχρό κλίμα, όπου συμβαίνουν τα παραδοσιακά μέσα θέρμανσης των υφιστάμενων κτιρίων φυσικού αερίου ή πετρελαίου και η απαίτηση για κάποιο συμπλήρωμα κλιματισμού. Το σύστημα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση μόνο σε συνδυασμό με ένα συμβατικό φούρνο. Ακόμη και στο κρύο κλίμα, υπάρχει επαρκής αριθμός ημερών θέρμανσης σε σχέση με το σημείο ισορροπίας της υπάρχουσας αντλίας θερμότητας σε αυτόν τον συνδυασμό, άξιο αναφοράς.