Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова
Наука теплових насосів
Теплові насоси іноді їх описують як «холодильник навпаки», вони використовують суміш випаровування та конденсації для перенесення тепла зовні всередину будівлі.
Проте за негативних зимових температурах може бути важко зрозуміти, як працюють ці пристрої. Ми пропонуємо коротко розглянути як це відбувається!
1) Випаровувач являє собою сітку труб, що містить холодну рідину, звану холодоагентом, при температурі -4°C. Вентилятор всмоктує повітря у труби. (виконує функцію поглинання тепла з повітря)
Поєднання тиску та температури у випарнику означає, що холодоагент не може існувати у вигляді рідини і повинен перейти в газ.
Щоб стати газом, йому потрібна енергія, яку він поглинає у вигляді тепла з повітря: це викликає невелику зміну температури, але змушує його молекули прискорюватися. Ця зміна також охолоджує навколишнє повітря.
Зверніть увагу, що має значення зміна температури зовнішнього повітря, а не фактична температура: це міра того, скільки енергії було вилучено.
Холодоагент поглинув багато теплової енергії, але поки що з невеликою зміною температури. Тепер його температуру потрібно підняти приблизно до 90 ° C, щоб вона була достатньо гарячою для живлення центрального опалення.
2) Ось тут і вступає у справу компресор. Він виконує важливу роботу щодо підвищення тиску для підвищення температури. Стиснення молекул газу зближує їх і змушує рухатися швидше: це також робить їх набагато гарячішим. Газ під високим тиском тепер досить гарячий, щоб живити центральне опалення, і це відбувається в конденсаторі. Труби, що містять гарячий газ, проходять навколо холодної води. Холодоагент втрачає теплову енергію, конденсуючись із газу в рідину. Вода отримує цю енергію та нагрівається. Гаряча вода надходить у систему центрального опалення для обігріву будинку.
3) Розширювальний клапан. Проштовхування холодоагенту через нього викликає падіння тиску, готуючи до повторного запуску циклу випаровування. Уявіть собі, що молекули стають холоднішими, сповільнюючись і розширюючись у більшому просторі. Тепловий насос використовує тиск для зміни холодоагенту з рідкого в газоподібне та назад, таким чином передаючи теплову енергію зовні всередину будинку.
Це називається- циклом компресії пари.
В основі даного процесу лежить фізика рідин, твердих тіл та газів!
Як і холодильник, тепловий насос містить контур труб, що містять матеріал, званий холодоагентом. Насос використовує тиск, щоб змусити холодоагент змінити стан: з рідини в газ і назад. І це те, що дозволяє холодоагенту переносити теплову енергію з одного місця до іншого.
«Коли холодоагент переходить із рідини в газ, він має поглинати енергію звідкись; і коли він переходить із газу в рідину, він повинен віддавати цю енергію».
Багато хто дивується, дізнавшись, що теплові насоси ефективніші за газові котли приблизно втричі при роботі в умовах холодної погоди.
Основні експлуатаційні витрати насоса – це електрика, яку живить компресор.
Оскільки теплові насоси передають тепло ззовні, а не просто перетворюють електрику на тепло, вони технічно можуть виробляти більше енергії, ніж у них вкладено електрики - досягаючи енергоефективності понад 100%.
Теплові насоси вважаються найважливішим елементом стратегії багатьох розвинених країн у боротьбі з кліматичною кризою саме тому, що вони працюють на електриці, яка з кожним роком стає все більш екологічною.
Хорошою новиною є те, що теплові насоси можна встановлювати в різних будинках незважаючи на постійні побоювання, що вони можуть бути ефективні тільки в сучасних будівлях.
based on material from : International Climate Forum - free summary material