Voda proudí z vysokých do nízkých hladin a teplo proudí z objektů s vysokou teplotou do nízké, což je přírodní zákon. V reálném životě však pro potřeby zemědělského zavlažování, zásobování domácností vodou atp. atd. lidé používají vodní čerpadla k čerpání vody z nízkých do vysokých míst. Podobně, v dnešním stále více namáhaném energetickém prostředí, k rekuperaci tepla z nízkoteplotního horkého plynu typicky vypouštěného do atmosféry, nízkoteplotní horké vody vypouštěné do řeky atd. atd. se k přenosu tepla používají tepelná čerpadla. Tepelná energie z nízkoteplotního objektu do vysokoteplotního objektu a následně do vysokoteplotního objektu k ohřevu vody nebo vytápění, aby mohlo být teplo plně využito. Princip činnosti systému tepelného čerpadla je stejný jako u chladicího systému. Abychom pochopili princip fungování tepelného čerpadla, musíme nejprve pochopit princip fungování chladicího systému. Chladicí systém (kompresní chlazení) se obvykle skládá ze čtyř částí: kompresoru, kondenzátoru, tělesa škrticí klapky a výparníku. Jeho pracovní proces je následující: kapalné chladivo (jako je freon) nejprve absorbuje teplo z vysokoteplotního zdroje tepla (jako je vzduch pokojové teploty) ve výparníku (jako je pokojová klimatizace) a odpařuje ho na nízkoteplotní tlaková pára. Chladicí plyn je pak stlačen do vysokoteplotní, vysokotlaké páry v kompresoru a vysokoteplotní, vysokotlaký plyn je ochlazen a kondenzován na vysokotlakou kapalinu nízkoteplotním zdrojem tepla (jako je chladicí voda) v kondenzátoru. A pak přes škrticí prvek (kapilára, termostatický ventil, elektronický expanzní ventil atd.) d.) škrcení do kapalného chladiva s nízkou teplotou a nízkým tlakem. Tím je cyklus chlazení dokončen. Výkon tepelného čerpadla se obvykle hodnotí podle koeficientu chlazení (COP). Koeficient ochlazování je definován jako poměr množství tepla předávaného z nízkoteplotního objektu do vysokoteplotního objektu k požadovanému výkonu. Koeficient chlazení tepelného čerpadla je obvykle kolem 3-4, což znamená, že tepelné čerpadlo může přenést 3-4krát více tepelné energie z objektu s nízkou teplotou do objektu s vysokou teplotou. Tepelné čerpadlo je tedy v podstatě teplosměnné zařízení, které během provozu spotřebovává malé množství elektřiny, ale je schopno odebírat 4-7x více elektřiny z okolí (voda, vzduch, půda atd.). atd.). ) a zvyšte provozní teplotu. To je také důvod, proč tepelná čerpadla šetří energii. Evropa, Amerika a Japonsko soutěží ve vývoji nových tepelných čerpadel. Uvádí se, že koeficient chlazení nového tepelného čerpadla může být mezi 6 a 8. Pokud se podaří tuto hodnotu zpopularizovat, znamená to, že energie bude využívána efektivněji. Míra penetrace tepelných čerpadel se také dramaticky zvýší. Geotermální tepelné čerpadlo je typ tepelného čerpadla, které využívá zemi nebo vodu jako zdroj chladu a tepla k chlazení budov v zimě a chlazení v létě. Spotřebujte velmi málo elektřiny k udržení požadované pokojové teploty. V zimě pošle 1 kilowatt elektřiny do místnosti 4-5 kilowattů tepla z půdy nebo vodního zdroje. V létě dochází k opačnému procesu a teplo v místnosti je předáváno půdě nebo vodě pomocí tepelného čerpadla, což má za následek vstup chladnějšího vzduchu do místnosti. Energie vyrobená v podzemí bude využívána v zimě. Prostor stavby a příroda tak splynou v jedno.
Zimní a letní provozní podmínky systému tepelného čerpadla
Schéma systému tepelného čerpadla
Protože princip činnosti tepelného čerpadla je stejný jako u kompresního chlazení, pro plné využití jeho účinnosti se u malých klimatizací používá stejná sada zařízení pro chlazení klimatizace v létě nebo vytápění v zimě. Při vytápění v zimě jsou výparník a kondenzátor v klimatizaci zaměněny přes přepínací ventil, jak je znázorněno na levém obrázku „Schéma systému tepelného čerpadla“. Z obrázku je vidět, že když se klimatizace v létě ochladí, pracuje v režimu chlazení a vysokotlaká pára vycházející z kompresoru vstupuje do kondenzátoru přes reverzní ventil (také známý jako čtyřcestný ventil), a pára chladiva kondenzuje na kapalinu. Přes škrticí zařízení vstupuje do výparníku, absorbuje teplo ve výparníku, ochlazuje vzduch v místnosti a odpařené chladivo je po průchodu zpětným ventilem nasáváno kompresorem a tento cyklus se opakuje, aby se realizoval chladicí cyklus . Při vytápění v zimě nejprve otočte zpětný ventil do pracovní polohy tepelného čerpadla, aby pára vysokotlakého chladiva uvolněná z kompresoru po průchodu zpětným ventilem vstoupila do vnitřního výparníku (využívá se jako kondenzátor), a latentní teplo se uvolňuje, když pára chladiva kondenzuje. Vzduch v místnosti se ohřívá, aby bylo dosaženo účelu vytápění místnosti. Zkondenzované kapalné chladivo proudí v opačném směru přes škrticí zařízení a vstupuje do kondenzátoru (využívá se jako výparník), absorbuje vnější teplo a odpařuje se a odpařená pára je po průchodu zpětným ventilem stlačena. Teplo z venkovního vzduchu (resp. cirkulující vody) je tak „přečerpáváno“ do místnosti o vyšší teplotě, proto se nazývá „tepelné čerpadlo“. V systému splitové klimatizace s tepelným čerpadlem se venkovní jednotka používá jako kondenzátor a vnitřní jednotka se používá jako výparník při chlazení v létě a teplo z místnosti se během provozu přenáší ven. V zimním období je vnitřní jednotka využívána jako kondenzátor a venkovní jednotka jako výparník, takže venkovní teplo je předáváno do vnitřního prostoru, obvykle přes čtyřcestný přepínací ventil.
Námraza a odmrazování venkovní jednotky
Klimatizace s tepelným čerpadlem má čtyřcestný přepínací ventil. V podmínkách chlazení je vnitřním výměníkem tepla výparník a vnějším výměníkem tepla (co v létě vydechuje horký vzduch) je kondenzátor. Při vytápění v zimě se přepne čtyřcestný přepínací ventil pro změnu směru proudění chladiva, v tomto okamžiku je vnitřním výměníkem tepla kondenzátor a venkovním výměníkem (ten, který v zimě vydechuje studený vzduch) je výparník. Vlivem studeného vzduchu vycházejícího v zimě je výměník náchylný k námraze, takže když námraza dosáhne určité úrovně, čtyřcestný přepínací ventil se opět přepne a klimatizace přejde do režimu chlazení a venkovní výměník přijímá teplo, odmrazuje a po dokončení čtyřcestného odmrazovacího cyklu se ventil přepne zpět do stavu topení. Během odmrazování se ventilátor vnitřní jednotky zastaví, aby se do místnosti nedostal studený vzduch. (Toto zpětné odmrazování má samozřejmě určitý vliv na komfort, takže existují odmrazování horkým plynem, odmrazování akumulace tepla a další způsoby, které nevyžadují přepínání provozních režimů)
