Тепловий насос джерела повітря (ASHP)-це пристрій, який використовує низькосортну теплову енергію в навколишньому повітрі та модернізує його до високої теплової енергії за допомогою технології теплового насоса. Він широко використовується в постачанні гарячої води промислової системи, а її принцип роботи заснований на зворотному карно -циклі термодинаміки. Далі наведено принцип робочого теплового насоса джерела повітря для забезпечення гарячої води промислової системи.
Основний принцип
Тепловий насос джерела повітря поглинає тепло з повітря і передає його у воду через цикл зміни фази холодоагенту (випаровування, стиснення, конденсація, розширення), тим самим нагріваючи воду. Її ядро полягає у використанні електричної енергії для керування компресором для перенесення тепла з низькотемпературного джерела тепла (повітря) до високотемпературного джерела тепла (води).
Основні компоненти
Випарник:Поглинає тепло з повітря і випаровує низькотемпературний рідкий холодоагент низького тиску в низькотемпературний газоагент з низьким тиском.
Компресор:Стисає низькотемпературний газоподібний холодоагент низького тиску у високотемпературний газоподібний холодоагент високого тиску для підвищення рівня енергії.
Конденсатор:Високотемпературний газоподібний холодоагент високого тиску вивільняє тепло в конденсаторі, щоб нагрівати холодну воду, а холодоагент конденсується в рідину високого тиску.
Розширений клапан:Рідкий холодоагент високого тиску розгромиться розширювальним клапаном і стає низькотемпературним рідким холодоагентом низького тиску, який повторно входить до випарника для завершення циклу.
Робочий процес
(1) поглинання тепла випаровування
У випарнику низькотемпературний рідкий холодоагент низько тиск поглинає тепло з повітря і випаровується в низькотемпературний газоподібний холодоагент з низьким тиском.
Температура повітря падає і тепло переноситься на холодоагент.
(2) підвищення температури стиснення
Низькотемпературний газоподібний холодоагент низького тиску стискається компресором і стає високотемпературним газоподібним холодоагентом високого тиску.
Процес стиснення споживає електричну енергію, а температура та тиск холодоагенту значно збільшуються.
(3) Вивільнення тепла конденсації
Високотемпературний газоподібний холодоагент високого тиску потрапляє в конденсатор і обмінюється теплою з холодною водою.
Холодоагент вивільняє тепло і конденсується в рідину високого тиску, а холодна вода нагрівається.
(4) Зниження тиску розширення
Рідкий холодоагент високого тиску проходить через розширювальний клапан, а тиск раптово падає, стаючи низькотемпературним рідким холодоагентом.
Холодоагент знову входить до випарника і запускає наступний цикл.
Коефіцієнт енергоефективності (поліцейський)
Коефіцієнт енергоефективності (коефіцієнт продуктивності, COP) теплового насоса джерела повітря відноситься до відношення його нагрівальної здатності до вхідної електричної енергії. Чим вище значення поліцейського, тим вище ефективність теплового насоса. Зазвичай поліцейський тепловий насос джерела повітря становить від 3 до 5, а це означає, що 1 одиниця електричної енергії може генерувати від 3 до 5 одиниць теплової енергії.
Сценарії застосування
- Промисловість харчових продуктів (очищення, стерилізація тощо).
- Хімічна промисловість (нагрівання реактора, обробка опалення води).
- Текстильна промисловість (фарбування, прання тощо).
- Електропірна промисловість (опалення резервуара).
- Лікарні тощо. Домашня гаряча вода.