Дата публикации: 09.05.2022 в 15:53
Тепловой насос – это техническое устройство, которое способно передавать тепловую энергию от источника с низкой температурой, потенциального низкого источника к источнику с более высокой температурой. На сегодняшний день активно используются четыре типа тепловых насосов по способу взаимодействия сред: воздух-воздух, вода-грунт, вода-вода и воздух-вода. Последний из них мы рассмотрим более подробно на технологической схеме. Конструкция такого насоса состоит из следующих основных элементов: пластинчатого теплообменника (испарителя), в котором находится фреон с избыточной температурой, компрессора – предназначенного для сжатия фреона и дальнейшего его движения по всему контуру теплового насоса, конденсатора – призванного переводить хладагент в жидкое состояние с передачей тепла потребителю. Последний элемент – это теплорегулирующий вентиль, снижающий давление и температуру фреона, в таком состоянии он обратно попадает в испаритель. На этом цикл прохождения рабочего охлаждающего вещества заканчивается, таким образом, замыкается весь процесс циркуляции хладагента и все начинается сначала, компрессор прогоняет вещество по контуру неограниченное число раз.
Рассмотрим весь процесс изменения параметров хладагента более подробно. В качестве передающей тепло рабочей среды обычно выступает фреон, которых достаточно много – это многокомпонентное химическое вещество, имеющее полезное свойство закипания при достаточно низких температурах, в глубоко отрицательном диапазоне значений. Такой температурный носитель очень эффективно использовать именно в тепловых насосах по причине его достаточно высокого коэффициента полезного действия. Свойство передачи тепловой энергии от низкотемпературного источника к источнику со значительно повышенной температурой в полной мере реализуется в подобных системах выработки охлаждающего эффекта. Это также могут быть разного холодильные установки, агрегаты активного холодообразования и системы кондиционирования воздуха.
Принцип преобразования
При моделировании ситуации с незначительно отрицательной наружной температурой воздуха, при которой происходит принудительный обдув испарителя холодным воздухом с повышением температуры фреона и соответствующим его закипанием. Температурные значения в таком случае примерно следующие: хладагент в таких условиях может иметь показания в -12- 15 °С при дальнейшем повышении до – 8- 9 °С, в последствии такой фреон поступает в компрессор, в котором происходит увеличение его давления. Помимо процесса сжатия хладагента, также увеличивается и его температура от изначально отрицательной, до положительной в +85-90 °С. В таком состоянии, фреон поступает в конденсатор. Там происходит изменение агрегатного состояния хладагента от газообразного до жидкого. При этом происходит понижение температуры. Высвободившаяся теплота из конденсатора (пластинчатого теплообменника) забирается за счет циркуляции отопительного насоса.
При этом, по одной стороне расположения пластин через трубчатые проходы происходит движение теплоноситель системы отопления, а по другой циркулирует сам фреон. Получение теплоты системой происходит непосредственно от хладагента через границу теплообменника. В результате происходит понижение температуры фреона с одновременной конденсацией и отдачей части тепла.
После температурного преобразования, хладагент примерно при +30 °С поступает в вентиль терморегуляции, в котором еще значительнее снижается температура до отрицательных значений и существенно падает давление. Последующий переход рабочего вещества связан с испарителем, температура на его входе может составлять около -15 °С. На этом заканчивается полное прохождение фреонового вещества по контуру системы преобразования системы с изменением давления и температуры. Вся схема теплового насоса в общих чертах напоминает модель функционирования кондиционерной установки, но с одним отличием.
Схема работы теплового насоса
Отличие заключается в дополнительной секции системы отопления в месте сопряжения двух контуров на уровне кондиционера. Отопительная часть более упрощенная с основным элементом – отопительным насосом. Он выполняет принудительную циркуляцию рабочей среды, в качестве которой в нашем случае по схеме воздух-вода выступает вода. Ее температура изменяется незначительно, в пределах 10 градусов, от +25 °С после насоса и до +35 °С после прохождения конденсатора. На всех этапах циркуляции хладагента в современных тепловых насосах функционирует автоматика, также с ее помощью выполняется контроль и возможная корректировка процессов преобразования. Особенность подобного оборудования не ограничивается только получением тепла и обогревом помещения, вполне возможно перенастроить тепловой насос на выработку холода. Это может потребоваться в летний период времени, а перевод на охлаждение выполняется добавлением четырехходового клапан в контур насоса.
Схема работы на тепло выглядит следующим образом: фреон поступает из испарителя в клапан, затем продвигаясь по контуру, попадает в компрессор, в котором происходит его сжатие. В таком виде хладагент оказывается в конденсаторе, с последующим переходом в жидкое состояние. Следующий этап – прохождение через терморегулирующий вентиль, с падением температуры и давления фреона, замыкает цикл испаритель. В случае перевода насоса на охлаждение, необходимо переключить четырехходовой клапан в другое положение. Циркуляция хладагента по фреоновой линии происходит в обратном направлении, при этом изменяется назначение составляющих процесса с конденсатора на испаритель и с испарителя на конденсатор. Наша компания `РОЯЛ Клима` является официальным представителем торговой марки Royal Clima и может рекомендовать современные тепловые насосы со спиральными компрессорами Copeland и воздушным охлаждением конденсатора ADDA за их встроенную защиту и высокую производительность в шумоизолированном корпусе.