εργασία μιας αντλίας θερμότητας

Μια αντλία θερμότητας είναι ένα μηχάνημα που εξάγει ενέργεια από τον αέρα για να θερμάνει ή να ψύχει έναν χώρο. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται ως ρύθμιση χώρου. Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν ως αντίστροφη μηχανή θερμότητας, αντλώντας θερμότητα από μια ψυχρή περιοχή και μεταφέροντάς τη σε μια ζεστή περιοχή. Αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει επίσης να μάθετε για τη λειτουργία μιας αντλίας θερμότητας και τους τύπους αντλιών θερμότητας.

Τι είναι η αντλία θερμότητας;

Μια αντλία θερμότητας είναι μια μηχανική συσκευή που χρησιμοποιεί εξωτερική εργασία για να εξάγει θερμότητα από μια κρύα δεξαμενή και να δώσει θερμότητα σε μια ζεστή δεξαμενή. Δεδομένου ότι μια αντλία θερμότητας υπόκειται στα ίδια όρια που ορίζονται από τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, ο κύκλος Carnot μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της μέγιστης απόδοσης. Οι αντλίες θερμότητας διακρίνονται συνήθως από έναν συντελεστή απόδοσης, ο οποίος είναι ο αριθμός των ειδών ενέργειας που παραδίδεται στη θερμή δεξαμενή ανά μονάδα εισόδου εργασίας.

Λειτουργία αντλίας θερμότητας

Κύκλος θέρμανσης

• Ένα υγρό ψυκτικό απορροφά τη θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα σε έναν εξατμιστή μετατρέποντάς τη σε αέριο.
• Το ψυκτικό διέρχεται από έναν συμπιεστή, ο οποίος ενισχύει την πίεση του αερίου και αυξάνει τη θερμοκρασία του.
• Το θερμό αέριο περνά μέσα από πηνία συμπυκνωτή μέσα στο χώρο που πρόκειται να θερμανθεί και επειδή το αέριο είναι πιο καυτό από το δωμάτιο, μεταφέρει θερμότητα στο δωμάτιο και συμπυκνώνεται ξανά σε υγρό.
• Τέλος, το υγρό ρέει πίσω μέσω μιας βαλβίδας που μειώνει την πίεσή του για να κρυώσει.

Κύκλος ψύξης

• Το κρύο ψυκτικό στον εξατμιστή απορροφά τη θερμότητα από το θερμότερο δωμάτιο, προκαλώντας την ψύξη του δωματίου.
• Η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου αυξάνεται στη συνέχεια περνώντας το από τον συμπιεστή.

• Απλώνεται μέσω των πηνίων του συμπυκνωτή, μεταδίδοντας θερμότητα στον εξωτερικό αέρα.
• Στη συνέχεια, διευρύνεται για να μειώσει την πίεση και ψύχεται για να μειώσει τη θερμοκρασία του δωματίου.

Συντελεστής απόδοσης

Ο λόγος της παραγωγής θερμότητας προς την απαιτούμενη εργασία χρησιμοποιείται για να εκφράσει την απόδοση μιας αντλίας θερμότητας. Αυτή η τιμή ουσιαστικά αντιπροσωπεύει πόση ψύξη ή θέρμανση γίνεται. Αυτός ο λόγος αναφέρεται ως ο συντελεστής απόδοσης (K) και αντιπροσωπεύεται από την εξίσωση:

K =θερμότητα / ηλεκτρισμός,

που κάνει τον συντελεστή θέρμανσης ως:

K =Q_H / W_σε

και η εξίσωση για την ψύξη είναι

K =Q_C / W_σε

Πού,

W είναι το έργο εισόδου ως ηλεκτρική ενέργεια

Ε_H είναι η εισερχόμενη θερμότητα σε ένα δωμάτιο για να το ζεστάνει

Ε_Γ είναι η θερμότητα που εκτοξεύεται έξω από το δωμάτιο για να το κρυώσει.

Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της αντλίας θερμότητας, τόσο καλύτερη είναι η μεταφορά ενέργειας από την αντλία θερμότητας.

Τύποι αντλιών θερμότητας

Γεωθερμική αντλία θερμότητας

Μια γεωθερμική αντλία θερμότητας, γνωστή και ως αντλία θερμότητας εδάφους, χρησιμοποιείται συχνά για τη μεταφορά ρευστού θερμότητας (νερό με αντιψυκτικό) από το έδαφος ή τα υπόγεια ύδατα. Το κόστος εγκατάστασης για γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι μάλλον υψηλό. Αυτή η αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ψύξη κτιρίων μεταδίδοντας θερμότητα από θερμές περιοχές στο έδαφος μέσω ενός βρόχου γείωσης σωλήνων που είναι θαμμένοι στο έδαφος.

Αντλία θερμότητας πηγής νερού

Η λειτουργία αυτής της αντλίας θερμότητας είναι παρόμοια με μια αντλία θερμότητας εδάφους. Ωστόσο, η θερμότητα ξαναγεμίζεται από ένα σώμα νερού αντί από το έδαφος. Η κύρια απαίτηση για αυτήν την αντλία είναι ότι το σώμα του νερού πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να αντέχει το αποτέλεσμα ψύξης της μονάδας και δεν πρέπει να παγώνει ή να προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις.

Αντλία θερμότητας πηγής αέρα

Η θερμότητα μεταφέρεται μεταξύ δύο εναλλάκτη θερμότητας με αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα. Συνήθως, ένας εναλλάκτης θερμότητας είναι τοποθετημένος στο εξωτερικό ενός κτιρίου με πτερύγια προσαρτημένα για να επιτρέπεται η διοχέτευση αέρα στο εσωτερικό με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα.

Αντλία θερμότητας αέρα εξαγωγής

Οι αντλίες θερμότητας αέρα εξαγωγής χρησιμοποιούνται για μηχανικό αερισμό. Υπάρχουν δύο τύποι αντλιών θερμότητας αέρα εξαγωγής:

1. Οι αντλίες θερμότητας αέρα-αέρα εξαγωγής χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά θερμότητας από την εξάτμιση στην εισαγωγή.
2. Οι αντλίες θερμότητας αέρα-νερού εξαγωγής χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά θερμότητας σε ένα κύκλωμα θέρμανσης που περιλαμβάνει μια δεξαμενή ζεστού νερού χρήσης.

Ηλιακή υποβοηθούμενη αντλία θερμότητας

Δύο συστήματα είναι ενσωματωμένα σε αυτόν τον τύπο αντλίας θερμότητας. Το ένα σύστημα έχει αντλία θερμότητας και το άλλο έχει θερμικούς ηλιακούς συλλέκτες. Το ηλιακό θερμικό πάνελ χρησιμεύει ως πηγή θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας σε αυτή την περίπτωση. Η θερμότητα που παράγεται κατευθύνεται στον εξατμιστή της αντλίας θερμότητας.

Συμπέρασμα

Η αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται είτε για θέρμανση είτε για ψύξη ενός χώρου. Αυτά τα συστήματα παίρνουν ενέργεια από τον αέρα και τη μετατρέπουν για να αλλάξουν τη θερμοκρασία. Αυτό το άρθρο εξηγεί τη λειτουργία μιας αντλίας θερμότητας. Εάν ο συντελεστής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας είναι υψηλός ενώ λειτουργεί, θεωρείται καλή αντλία θερμότητας.