Isı pompası nasıl çalışır ve neden kurmaya değer? Isı pompasının çalışması, kapalı bir sistemde dolaşan çalışma ortamının fiziksel durumunun (sıvı - gaz - sıvı - gaz) döngüsel değişimine dayanır. Art arda buharlaşır, sıkıştırılır, yoğunlaştırılır ve genişler.

Isı pompası, odaları ısıtmak için çevreden gelen ısıyı kullanan bir cihazdır - genellikle yerden, sudan veya havadan toplar ve ısıtma sistemine taşır. Bu sayede para ödemeniz gerekmeyen enerjiyi kullanmanızı sağlar. Ayrıca ısı pompası yakıt tüketmez, egzoz gazı yaymaz ve çalışmasının etkisi ısı aldığı ortamın sıcaklığını sadece birkaç derece düşürmektir.Kulağa cesaret verici geliyor, değil mi? Evet, ama elbette bir püf noktası olmalı - hiçbir şey bedava olmaz.

İçindekiler

  1. Isı pompalı ısıtma sistemi nasıl çalışır
  2. Isı pompası nasıl çalışır - ısı nasıl aktarılır?
  3. Toprak kaynaklı ısı pompası nasıl çalışır
  4. Yer altı suyundan gelen enerji
  5. Gaz emmeli ısı pompası nasıl çalışır

Isı pompalı ısıtma sistemi nasıl çalışır

Her şeyden önce, bir ısı pompası nispeten pahalıdır. Neyse ki, ancak, yaygın olarak kullanılamayacak kadar değil. İkinci sorun - ısıyı taşımak için ısı pompasının enerji ile çalıştırılması gerekir. Yaygın olarak kullanılan cihazlarda, popüler enerji taşıyıcılarının en pahalısı olan elektriktir. Bir ısı pompasının fazla bir şeye ihtiyaç duymadığı ve işletiminin çok ucuz olduğu söyleniyor ama gerçekten öyle mi? Sonuçta, kullanımının karlılığı buna bağlıdır.

Tipik bir ısı pompası ısıtma sistemi 3 temel bileşenden oluşur:

  • ısı pompası
  • alt ısı kaynağı
  • üst ısı kaynağı

Alt ısı kaynağı, ısıyı yerden veya bir su deposundan toplamaya yarayan bir tesisat veya havadan (fanlı) almak için kullanılan bir cihaz olabilir.

Isının üst kaynağı genellikle binadaki dağıtım sistemidir, yani merkezi ısıtma tesisatı ve sıcak kullanım suyunun hazırlanması (sistemi ters yönde çalıştırmak da mümkündür - ısıtma tesisatı daha sonra alt kaynak olur ve odaları soğutmak için kullanılır).

Isı pompası nasıl çalışır - ısı nasıl aktarılır?

Serin bir ortamdan gelen ısının çok daha sıcak odalara aktarılması nasıl mümkün olabilir?

Isı pompası adı verilen bir cihaz, ısıyı düşük sıcaklıktaki alt kaynaktan sıcaklığın birkaç düzine derece daha yüksek olduğu üst kaynağa aktarmak için kullanılır.Bu, ısı pompasının dahili devresinde dolaşan, belirli özelliklere sahip bir sıvı olan bir soğutucu aracılığıyla yapılır. Termodinamik işlemlere tabi tutulur: düşük sıcaklıkta buharlaşır ve böylece çevreden ısı emer. Zaten bir gaz olarak, sıcaklığının artması sayesinde elektrikle çalışan bir kompresörde sıkıştırılır. O kadar yükselir ki, merkezi ısıtma sistemindeki suyu veya odalara üflenen havayı ısıtmaya yeter. Isı vererek, çalışma ortamı yoğunlaşır ve sıvı hale gelir. Genleşmenin bir sonucu olarak sıcaklığının önemli ölçüde düştüğü kısma elemanından akar. Bu durumda ortamdan ısı aldığı eşanjöre geri döner ve tüm döngü tekrar eder.

Müstakil evlerde kullanılan en popüler ısı pompalarında, buhar basıncını artırmaktan elektrikli bir kompresör sorumludur. Isı pompasının ısıyı daha düşük sıcaklığa sahip bir ortamdan daha yüksek sıcaklığa sahip bir ortama aktarmasına izin veren işidir (ki bu - göründüğü gibi - dinamiğin ikinci yasasıyla çelişir).Isıtma sisteminde soğutucu akışkan buharı ile su arasındaki ısı alışverişi, kondenser adı verilen bir ısı eşanjöründe gerçekleşir - çünkü ısıyı suya aktarmanın etkisi buhar yoğuşmasıdır. Alt ve üst kaynak arasındaki ısı transferi bu noktada sona erse de, ısı pompasında bir işlem daha gereklidir - çalışma ortamının basıncını düşürmek, bu sayede sıcaklığı alt ısı kaynağından daha düşük bir seviyeye düşer. , ondan ısı almak için bir koşuldur. . Genleşme valfi, basıncı az altmaktan sorumludur. Kompresörün çalışması ve ayrıca ısı pompası sisteminin diğer bileşenlerine - kontrolör veya sirkülasyon pompalarına - güç sağlamak için elektrik gereklidir. Bu, çalıştırma maliyetleriyle ilgili endişelere yol açabilir.

Ancak elektrik, pompa tarafından odalara ısı şeklinde verilen enerjinin yalnızca bir kısmıdır. Gerisi alt kaynak, yani ücretsiz. Bu sayede, değişen yakıt ve enerji fiyatlarından bağımsız olarak, ısı pompası hala çalıştırılması en ucuz ısıtma cihazlarından biridir ve fotovoltaik ile birlikte çalıştırılmasının neredeyse hiçbir maliyeti yoktur.

Toprak kaynaklı ısı pompası nasıl çalışır

Yerden gelen ısıyı kullanan ısı pompalarında, ısıyı pompanın evaporatörüne aktarmak için zemin ısı eşanjörü adı verilen özel bir kurulum gerekir. Bir veya iki düzlemde veya spiral şeklinde zemine döşenen esnek borulardan yapılır. En fazla ısıyı elde etmek için, ısı eşanjörü zemin sıcaklığının en yüksek olduğu derinliğe yerleştirilmelidir. Yatırımın maliyeti ve karlılığı nedeniyle, donma bölgesinin sadece biraz altına serilir (Polonya'nın bölgesine bağlı olarak, zemin seviyesinden 0,8 ila 1,4 m aşağıdadır).

Yerden alınabilecek ısı miktarı öncelikle toprağın fiziksel özelliklerine, özellikle de nemine ve bir ölçüde de alanın güneşlenme durumuna bağlıdır. Killi toprakta ısı akışı yoğunluğu 30 W/m2'nin üzerine çıkarken kuru, kumlu toprakta 10 W/m2kadar düşük olabilir. , yani üç kat daha az.Bu nedenle 10 kw ısıtma gücüne ulaşmak için gerekli olan eşanjör yüzeyi 330 ile 1000 m2 arasında değişebilmektedir2 Yere yatay olarak döşenen eşanjörler arsa üzerinde oldukça fazla alan gerektirmektedir.

Dikey prob şeklindeki eşanjörler bu açıdan daha az zahmetlidir. Böyle bir eşanjörün boruları, birkaç düzine ila birkaç yüz metre derinliğe sahip sondaj deliklerine yerleştirilir. Bu, boruları yatay olarak döşemekten daha zordur, özel ekipman gerektirir ve bu nedenle daha maliyetlidir. Ancak, yatay ısı eşanjörünün çok geniş bir alana sahip olması gereken çok düşük yer altı suyu seviyesine sahip arazilerde karlı olabilir. Kaba bir kılavuz olarak, 1 kW ısıtma gücü elde etmek için 20 m derinliğinde bir sondaj kuyusunun gerekli olduğu varsayılabilir (yani, talep 10 kW olduğunda 200 m'ye kadar). Genel olarak, çok derin bir kuyu yerine, birbirinden en az 5 m uzakta olması gereken daha sığ birkaç kuyu açılır.

Yer altı suyundan gelen enerji

Isı talebi fazlaysa, yer altı veya yüzey sularından enerji elde etmek daha karlı olabilir - kışın sıcaklıkları 0 ile 10 °C arasında değişir. Böyle bir çözümün enerji göstergeleri, toprak kaynaklı pompalardan bile daha uygundur, ancak ek maliyetler ve su kirliliğinden kaynaklanan sorunlar dikkate alınmalıdır. Filtrelemek ve sık sık temizlemek, hatta tesisatın aşındırıcı elemanlarını değiştirmek gerekir. 10kW elde etmek için 5°C'de 2 m3/saatten fazla su gerekir, bu nedenle pompalamak önemli miktarda enerji tüketir ve bu da sistemin verimliliğini olumsuz etkiler.

Gaz emmeli ısı pompası nasıl çalışır

Bu, çalışma ortamının buhar basıncını artırmak için elektrikli kompresörün kullanılmadığı özel bir ısı pompası türüdür. Bunun yerine absorpsiyon pompası, bir absorber, bir jeneratör, bir çözelti pompası ve bir genleşme elemanından oluşan termal kompresör adı verilen bir sisteme sahiptir.Soğutucu, düşük kaynama noktasına sahip ve çevre üzerinde hiçbir olumsuz etkisi olmayan R717 amonyak içeren bir su çözeltisidir. Doldurulduktan sonra, sistem yeniden doldurma gerektirmez. Böyle bir cihazda ortamın sıcaklığındaki artış, kompresörün çalışması sonucu değil, gaz brülörünün (doğal gaz veya sıvı gaz) çalışmasından kaynaklanır. Jeneratöre sağladığı ısı, amonyağın (çok fazla amonyak içeren) zengin çözeltiden buharlaşmasına neden olur ve ortaya çıkan buhar, ısıyı, ısıtma sistemini besleyen suyun ısıtıldığı kondansatöre aktarır. Daha sonra soğutucu akışkan, düşük basınçlı sıvı amonyağın buharlaştırıcıya aktığı, alt kaynaktan ısıyı emdiği ve böylece buharlaştığı genleşme valfine gider. Amonyak buharları, fakir amonyak çözeltisi (soğurucuda) tarafından emilir ve daha sonra bir pompa vasıtasıyla çürütücüye pompalanır. Elektrik tüketimi, yalnızca çözelti pompasına ve fana güç sağladığından (havadan ısıyı çıkarmak için gereklidir) ihmal edilebilir olarak kabul edilebilir.Öte yandan, gaz tüketimi popüler yoğuşmalı kazanlara göre %20-25 oranında daha düşüktür. Gaz absorpsiyonlu ısı pompaları, hava, toprak, su ve atık ısı gibi çeşitli düşük kaynak türlerini kullanabilir. Baca gazı kanalının montajı, gaz sisteminin binaya girişi ve bu durumda gerekli havalandırmanın sağlanması ile ilgili masraflardan ve olası güçlüklerden kaçınmanıza olanak tanıyan dış mekan montajı için tasarlanmıştır.

Kategori:

Yeniden yapılanma