Тепловой насос.

Высокая стоимость установок кондиционирования воздуха, как по капиталовложениям, так и по эксплуатационным расходам в течении года, является некоторым препятствием, т.к. в основном установки кондиционирования работают только в летний период. Круглогодичное использование холодильных установок для целей охлаждения и отопления является технически возможным, т.к. каждая холодильная установка может работать в летнее время для выработки холода (при поглощении тепла в испарителе), а зимой для теплоснабжения (при отводе его в конденсаторе). Установки, в которых постоянно или временно используется тепло, отводимое от конденсатора в холодильной установке называется тепловым насосом. Принципиальная схема теплового насоса с указанием направления движения хладагента для отопления и охлаждения на рис. 137. Наружный теплообменник расположен у источника тепла, а внутренний в помещении, которое нужно охлаждать летом и нагревать зимой. Из нагнетательной линии компрессора горячие пары хладагента поступают в четырех ходовый кран, который направляет их в соответствующий теплообменник. Если машина работает как тепловой насос для отопления, то горячий хладагент поступает во внутренний теплообменник, где конденсируется, отдавая тепло теплоносителю. Затем хладагент пройдя регулирующий вентиль поступает в наружный теплообменник, где он кипит, забирая тепло для своего кипения от окружающей среды. Затем пары хладагента вновь проходят четырех ходовый кран, который направляет его во всасывающую линию компрессора и процесс повторяется. Если машина используется для охлаждения здания, то горячий хладагент пройдя из компрессора, поступает через четырех ходовый кран в наружный теплообменник, где конденсируется отдавая тепло окружающей среде. Затем хладагент, пройдя регулирующий вентиль поступает во внутренний теплообменник, где кипит охлаждая окружающую среду. Далее пары снова проходят четырех ходовый кран, который направляет их во всасывающую линию компрессора. Следовательно работа холодильной машины по схеме теплового насоса заключается в том, что при помощи четырех ходового крана (переключателя) меняется направление циркуляции фреона. Источниками тепла в тепловых насосах может быть наружный воздух, артезианская вода, вода водоемов, тепло грунта, тепловые ресурсы сточных вод, коммунально-бытовых и промышленных предприятий. Эффективность работы теплового насоса характеризуется коэффициентом преобразования фи, который представляет собой отношение тепла, отведенного в конденсаторе к затраченной мощности:

где Ку – количество тепла, отведенного от конденсатора,

Эн – мощность всей установки.

тот коэффициент зависит от разности источника и потребителя тепла, от вида источника тепла, и от степени повышения давления хладагента в компрессоре. На практике при примени теплового насоса на один кВт мощности можно получить 3000 ккал холода в испарителе и одновременно 3700 ккал тепла в конденсаторе. Но это не является нарушением законов термодинамики, т.к. в тепловом насосе механическая энергия не преобразуется в тепло, а расходуется на повышение потенциала теплового потока, отводимого от окружающей среды. Отопительный коэффициент можно выразить через абсолютные температуры по аналогии с холодильным коэффициентом:

где тэ – температура нагреваемого тело, которому передается тепло,

тэ – температура окружающей среды, т.е. источника тепла.

Эффективность теплового насоса будет тем выше, чем ниже температура нагреваемого тела и чем выше температура источника тепла.

20.