Pompa ciepła
Schemat prostej sprężarkowej pompy ciepła 1) kondensor, 2) zawór duszący (czy też naczynie włosowate), 3) parownik, 4) sprężarka.
Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Sprawa sądowa ów przebiega nie zważając na naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi z powodu dostarczonej z pozornie energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) albo energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).
Pompy ciepła w większości wypadków mają przeznaczenie w:
- gospodarstwach domowych (chłodziarki, zamrażarki)
- przetwórstwie spożywczym (chłodnie, zamrażalnie, fabryki lodu)
- klimatyzacji pomieszczeń (oziębianie pomieszczeń)
- chłodnictwie
- ogrzewaniu pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia (z gruntu, zbiorników wodnych albo powietrza)
W chłodziarkach i zamrażarkach miło jest “wypompowywane” z przechowywanych produktów (co obniża ich temperaturę) a oddawane do pomieszczenia, w którym stoi schładzarka albo zamrażalnik. Ulewa ciepła zastosowana do ogrzewania pomieszczeń “wypompowuje” serdecznie z otoczenia o niskiej temperaturze (z gruntu czy też powietrza na pozornie budynku) i po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje miło do ogrzewanego pomieszczenia.
Spis treści
//
Norma działania
Nazwa “ulewa ciepła” jest użyta przez analogię do nazwy uniwersalnie znanej “pompy hydraulicznej” pompującej płyn (przeważnie wodę) z u dołu położonego zbiornika do zbiornika położonego wyżej. Zarówno “oberwanie chmury hydrauliczna” podczas gdy i “oberwanie chmury ciepła” potrzebują energii dostarczonej z pozornie. Podczas gdy serdecznie płynie w naturalnym kierunku (od wyższej temperatury do niższej), przepływ tego ciepła być może być wykorzystany do napędu silnika cieplnego jednakowo gdy przepływ wody płynącej grawitacyjnie z góry na dół napędza motor hydrauliczny (turbinę wodną). Iżby “wymusić” miło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej) powinno się z pozornie przynieść energii do napędu, równie gdy w sąsiedztwie pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego. Obok odpowiedniej konstrukcji “oberwanie chmury ciepła” i “napęd termiczny” mogą być jednym urządzeniem, jednakowo kiedy jednym urządzeniem mogą być oberwanie chmury hydrauliczna i motor hydrauliczny (np. turbina Kaplana) w elektrowni szczytowo-pompowej.
Sprężarkowe pompy ciepła realizują krążenie termodynamiczny (cyrkulacja Lindego), będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego. Miło jest pobierane przez wstępny faktor termodynamiczny (freon, amoniak, sprężony dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), w którym element odparowuje i trafia do sprężarki, dokąd rośnie ikra wewnętrzna czynnika (a w takim przypadku i wysoka temperatura), a potem w skraplaczu oddaje serdecznie (górne źródło ciepła) skraplając się i przez zawór duszący czy też rurkę kapilarną, trafia z powrotem do parownika.
Pompy ciepła wykorzystują miło niskotemperaturowe (o niskiej energii) (w praktyce 0°C - 60°C), trudne do innego praktycznego wykorzystania.
Sprawność
Do scharakteryzowania pomp ciepła nie używa się typowego pojęcia sprawności, przecież współczynnika wydajności pompy ciepła, tzw. COP, kto jest gładki stosunkowi uzyskanego w górnym źródle ciepła do włożonej pracy (w przypadku układu sprężarkowego). Stopa ów przypadkiem otrzymywać w praktyce wartości od naokoło 3 do kilkunastu, co oznacza dużą ekonomizacja energii elektrycznej w porównaniu ze zwykłym grzejnikiem elektrycznym (w którym ustosunkowanie się ciepła do energii elektrycznej jest nieodległy liczbie jeden).
Efektywność cieplna pompy cieplnej zależy mocno od różnicy temperatur.
Przy wykorzystaniu pompy do ogrzewania zakłada się, że źródło energii cieplnej jest darmowe stąd stawka efektywności określa się jak podejście całkowitej energii na skraplaczu, do energii pobranej z sieci elektrycznej.
gdzie:
- Es, Ee - swada przekazana w skraplaczu i dostarczona swada elektryczna,
- Ts, Tp - wysoka temperatura skraplacza i parownika (wyrażona w skali absolutnej),
- ηc - biegłość cyklu Carnota
Temperatura skraplacza jest od kilku do kilkunastu stopni wyższa od temperatury ogrzewanego pomieszczenia, a gorączka parownika jest o parę stopni niższa od temperatury źródła ciepła.
Ze wzoru tego wynika, że pompy ciepła mają dużą skuteczność obok małej różnicy temperatur, a tracą ją żwawo jak jeden mąż ze wzrostem tej różnicy.
Równość w powyższym wzorze przypuszczalnie być osiągnięta jeno w doskonałej, odwracalnej pompie ciepła. Rzeczywiste urządzenia mają niższą skuteczność, z powodu przede wszystkim dwóch efektów:
- nieodwracalności procesów przekazu ciepła w parowniku i skraplaczu (odwracalne procesy musiałyby przemykać bez granic jest dozwolone, byłyby wobec tego w zasadzie bezużyteczne),
- strat energii (tarcia) w sprężarce, opory przepływu czynnika chłodzącego.
Seryjnie budowane sprężarkowe pompy ciepła osiągają typowo biegłość równą 50–60% sprawności pompy doskonałej. W odniesieniu do wystandaryzowanych warunków pracy (gorączka parownika 0°C = 273 K, gorączka skraplacza 50°C = 323 K) daje to stopa efektywności pompy wokół 3,5, co oznacza, że nad 70% dostarczonego przez pompę ciepła pochodzi z dolnego źródła, a resztka z sieci elektrycznej.
Dodatkowo, w przypadku, kiedy parownik odbiera serdecznie od otaczającego powietrza, następuje skokowy ubytek sprawności w sąsiedztwie temperaturze powietrza pod 0°C. Jest to podyktowane oszranianiem się parownika i koniecznością okresowego odwracania obiegu pompy celem odszronienia.
Zobacz też
- chłodziarka
- silnik cieplny
- kolektor słoneczny
- rekuperator
Linki zewnętrzne
- (en) Grzanie i oziębianie z wykorzystaniem pomp ciepła
Ponieważ zima zbliza sie wielkimi krokami warto by bylo sie zastanowic nad tym w jaki sposob mamy sobie nagrzac w mieszkaniu.Pewnie zaopatrzeni jestesmy w tradycyjne ogrzewanie polegajace na instalacji rur i kaloryferow w naszym pomieszczeniu.Takie instalacje standardowo sa montowane w kazdym mieszkaniu.Nie sa spotykane instalacje ogrzewania podłogowego w blokach mieszkalnych.Jednak nic nie szkodzi na przeszkodzie aby ogrzewanie podłogowe elektryczne sobie zamontować.Instalacja jest zdecydowanie łatwa i nie wymaga wielkiej specjalistycznej wiedzy.Wszystko jest zawarte wewnatrz instrukcji.W pudelku razem z mata grzejna i przewodami grzejnymi jest instrukcja i opis jak zainstalowac ogrzewanie podłogowe.Nie powinnismy sie zatem martwic ze cos nam nie wyjdzie.Z pewnosci instalacja ogrzewania podłogowego elektrycznego jest na tyle prosta, że poradzimy sobie z nią bez pomocy specjalist.