 |
Принцип действия
|
|
Тепловой насос превращает низкотемпературную энергию (даже зимой при температуре ниже 0°С) в высокотемпературную тепловую энергию. Это происходит в закрытом циклическом процессе непрерывной смены агрегатных состояний рабочего тела (испарение, сжатие, конденсирование, расширение).
|
Точно также, на пример, холодильник забирает у находящихся в нем продуктов тепло и передает его наружу.
Тепловой насос забирает из окружающей среды - грунта, воды или воздуха -накопленную там солнечную энергию и, приплюсовав к ней энергию электропривода, отдает ее в форме тепла в водяной контур теплоснабжения.
Рис.: Замкнутый цикл теплового насоса с типичным давлением и температурными изменениями. Рабочее тело R134а, В7/Вд50.

е = тепловая мощность/ энергия привода = (энергия окружающей среды + энергия привода) /энергия привода
Коэффициент производительности показывает полученную тепловую мощность в сравнении с потребленной энергией. Коэффициент производительности 4, тем самым, значит, что полученная энергия в 4 раза больше потребленной энергии. Коэффициент производительности является переменным показателем. Полученная в течение отопительного периода полезная энергия в отношении к потребленной электрической энергии отражает средне годичный коэффициент производительности. Необходимо различать рабочее число теплового насоса от рабочего числа всей отопительной системы.
Циклический процесс теплового насоса в сущности повторяет (идеальный)
процесс Карно.
При помощи его мы можем рассчитать коэффициент производительности через
разницу температур между источником тепла (испаритель) и системой
потребления тепла (конденсатор):
Ек = Т / (Т - Ти) = Т / ? Т
Тк = коэффициент производительности по Карно
Ти = температура среды, откуда забирается тепло
Т = температура среды, куда тепло отдается
? Т = разница температур между теплой и холодной стороной
Наглядно процесс Карно в отношении температуры (Т) и содержания энергии (S
- энтропия) выглядит так:
Рис.: T-S диаграмма. График состоит из двух адиабат = const) и двух изотерм
 |
Забранная у окружающей среды энергия: плоскость а;
энергия привода компрессора: плоскость b;
общая выдаваемая энергия: плоскость а + b;
S = энтропия = содержание энергии
|
| 4-1: испарение |
1-2: сжатие (возрастание температуры) |
| 2-3: конденсирование |
3-4: расширение |
Пример:
Ти - 0°С = 273 К, Т = 50°С - 323 К
Ек = Т / (Т - Ти) = 323 / 323-273 = 6,46
Идеальные процессы невозможны. Коэффициент производительности фактического процесса, совершающегося в тепловом насосе, с учетом потерь, будет меньше. По причине тепловых, механических и электрических потерь, а
также, исходя из потребности в вспомогательной энергии, реально достижимый коэффициент производительности Е меньше, чем Ек. Для контрольного расчета можно брать коэффициент 0,5 (Е = 0,5хЕк) Температурная разница определяет коэффициент производительности.
Коэффициент производительности в любом случае зависит от температурной разницы между источником тепла и системой распределения тепла: Чем меньше эта температурная разница, тем экономичнее работает тепловой насос. Поэтому имеет такое большое значение оптимальное планирование все отопительной системы.
Рабочее тело
В качестве рабочего тела (хладагента) применяются вещества, которые испаряются уже при низких температурах и одновременно владеют большой внутренней тепловой энергией. В наступившем тысячелетии к применению допущены только хладагенты, не содержащие хлора. Они не оказывают разрушающего действия на озоновый слой. R 134 a, R 407 С, и пропан соответствуют этим требованиям.
OCHSNER серийно применяет R 134 а и R 407 С. Эти два безопасных рабочих тела являются неядовитыми и не горят. Применяемое вместе с ними эфирное масло является биологически разложимым. Все это значит беспроблемную установку в любом помещении. Для тепловых насосов с горючими рабочими телами действуют ограничения и жесткие директивы по установке.