Funktionsprinzip der Wärmepumpe
In diesem Artikel besprechen wir das Funktionsprinzip der Wärmepumpe. Die Installation einer Wärmepumpe in Ihrem Haus, Arbeitsplatz oder Gartenhaus kann Ihre Energierechnung erheblich entlasten, indem die Heiz- und Kühlkosten gesenkt werden. Die Wärmepumpe, eine relativ neue Technologie, wird im Laufe der Zeit Klimaanlagen und Zentralheizungssysteme ersetzen.
Die Kosten für eine Wärmepumpe können bei 4.000 Dollar beginnen und je nach Größe bis zu 20.000 Dollar betragen Ihres Zuhauses oder Arbeitsplatzes und der Art der Wärmepumpe. Da eine Erdwärmepumpe eine unterirdische Installation erfordert, sind die Installationskosten im Allgemeinen höher als die Installationskosten für eine Luftwärmepumpe. Die Kosten für die Wärmepumpe und die Arbeitskosten können als erheblicher Kostenfaktor angesehen werden, aber wenn sie erst einmal installiert sind, können sie Ihren Energieverbrauch erheblich senken. Der Inhalt dieses Artikels ist wie folgt.
Was steht in diesem Artikel?
- Was ist eine Wärmepumpe?
- Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
- Wärmepumpentypen
- Kältekreislauf
- Dampfkompressions-Wärmepumpenkreislauf
- Kompressor
- Wärmepumpen-Installationskosten
- Kommentare zu Wärmepumpen
- Einsatzbereiche von Wärmepumpen
- Anwendungen von Wärmepumpen
Wir möchten, dass dieser Artikel der umfassendste Artikel zum Thema Wärme ist Pumpe. Im Laufe der Zeit können wir neue Abschnitte hinzufügen oder Korrekturen an unserem Artikel vornehmen. Beginnen wir nun mit unserer ersten Frage
1- Was ist eine Wärmepumpe?
Nicolas Léonard Sadi Carnot stellte 1824 das Grundprinzip des Wärmepumpenkreislaufs vor, der eigentlich ein Kühlkreislauf ist. 26 Jahre später, im Jahr 1850, schlug Lord Kelvin vor, Kühlgeräte für Heizzwecke zu nutzen, und die Wärmepumpe kam in die Praxis um. II. Vor dem Zweiten Weltkrieg führten viele Ingenieure und Wissenschaftler Forschungen und Studien auf diesem Gebiet durch, um die Wärmepumpe zu entwickeln und nutzbar zu machen. Diese Studien, die während der Kriegsjahre unterbrochen wurden, da die Industrie ihre Ressourcen auf dringendere Probleme konzentrierte, wurden nach dem Krieg wieder aufgenommen.
Das Potenzial der Wärmepumpenindustrie in den 1950er Jahren wurde durch die hohen Kosten gemindert Der Niedergang der Etablierung und der Verbilligung der auf Erdgas und Öl basierenden Energie erfolgte in den 1960er Jahren. Wärmepumpen gewannen nach dieser Pause nach der Energiekrise im Jahr 1973 an Bedeutung und seitdem wurden viele Studien durchgeführt.
Wärmepumpen sind Systeme, die die Niedertemperaturwärme, die sie aus der Natur erhalten, nutzbar machen.
Wärmepumpen haben die gleiche Funktionsweise wie die Kühlschränke, die wir zu Hause verwenden. Wärmepumpen können allein oder mit einem zusätzlichen System verwendet werden.
Niedrigtemperaturwärme aus natürlichen Quellen wie Luft, Wasser und Erde wird mit der Kältemittelflüssigkeit in Dampf umgewandelt. Anschließend wird der zum Kompressor geleitete Dampf komprimiert, um eine hohe Temperatur zu erreichen, und an das Verteilungssystem weitergeleitet.
Die Wärmepumpe, die im Winter zum Heizen verwendet wird, kann im Sommer zum Kühlen verwendet werden.
50 %-% 75
2- Funktionsprinzip der Wärmepumpe
Funktionsprinzip der Wärmepumpe
Leistungskoeffizient
Kältemaschinen und Wärmepumpen durchlaufen den gleichen Kreislauf, ihr Verwendungszweck ist jedoch unterschiedlich. Der Zweck einer Kältemaschine besteht darin, die Umgebung mit niedriger Temperatur unter der Umgebungstemperatur zu halten, indem sie der Umgebung Wärme entzieht. Dann ist die Wärmeübertragung an die Umgebung oder eine Hochtemperaturumgebung ein notwendiger Prozess, um den Zyklus abzuschließen, aber nicht das Ziel. Der Zweck der Wärmepumpe besteht darin, eine Umgebung warm zu halten. Um diese Funktion zu erfüllen, wird einem Niedertemperatur-Wärmespeicher entnommene Wärme an die zu erwärmende Umgebung abgegeben. Der Niedertemperatur-Wärmeenergiespeicher ist normalerweise kalte Umgebungsluft, Brunnenwasser oder Boden, und die zu erwärmende Umgebung ist das Innere eines Hauses.
In Wärmepumpensystemen die Umgebungen, aus denen die Verdampfer Wärme beziehen werden als „Wärmequellen“ bezeichnet. Die Verträglichkeit dieser für die Wärmepumpe sehr wichtigen Betriebsmittel mit der Wärmepumpe hängt von folgenden Bedingungen ab:
-
- Die Quelltemperatur sollte sich nicht stark ändern.
- Die Quelltemperatur sollte so hoch wie möglich sein.
- Die Ressource sollte reichlich vorhanden sein und von der geografischen Lage beeinflusst werden Bedingungen so wenig wie möglich,
- Die Schweißnaht ist nicht verschmutzt,
- Es verursacht keine Korrosion
Die technische und wirtschaftliche Leistung einer Wärmepumpe hängt von den Eigenschaften der Wärmequelle ab. Eine ideale Wärmequelle für Wärmepumpen in Gebäuden sollte während der gesamten Heizperiode eine hohe und stabile Temperatur aufweisen, reichlich verfügbar sein, frei von korrosiven und umweltschädlichen Faktoren sein, geeignete thermophysikalische Eigenschaften haben und niedrige Investitions- und Betriebskosten aufweisen. In den meisten Fällen ist die Verfügbarkeit der Wärmequelle der wichtigste Faktor. Quelle in Wärmepumpen:
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- Umgebungsluft
- Boden
- Meer-, Fluss-, Seewasser
- Grundwasser
- Restflüssigkeiten
- Restgase
- Restwärme
- Sonne
- Stein
kann genutzt werden. Sie alle haben unterschiedliche Eigenschaften.
Umweltluft
Boden
Meer, Fluss, Seewasser
Grundwasser
Rückstandsgase
Restwärme
Sonne
Wärmepumpen können auch allein oder mit einem Zusatzsystem eingesetzt werden. Diejenigen, die den Wärmebedarf allein decken, werden „monovalente Wärmepumpen“ genannt, diejenigen, die diesen Bedarf mit Hilfe einer zusätzlichen Quelle decken, werden „bivalente Wärmepumpen“ genannt. Im bivalenten Fall deckt die Wärmepumpe 50 – 95 % der Heizlast. Beispiele für bivalente Systeme sind Solarkollektoren und Heizkessel. Der Betrieb dieser Binärsysteme erfolgt nacheinander oder zusammen. Beim sequentiellen Betrieb ist ein System deaktiviert und das andere aktiviert. Auf diese Weise kann das Wärmepumpen-Kessel-System betrieben werden. In Fällen, in denen der Betrieb der Wärmepumpe nicht wirtschaftlich ist, wird die Wärmepumpe deaktiviert und der Heizkessel aktiviert. Ein Beispiel für die Zusammenarbeit ist das Wärmepumpe-Solarkollektor-System. Der Temperaturbereich, der für den Betrieb der zur Beheizung des Gebäudes verwendeten Wärmepumpe erforderlich ist, kann durch Solarenergie bereitgestellt werden.
Stromverbrauch der Wärmepumpe
3- Wärmepumpentypen
Wir können die Wärmepumpe einfach als den entgegengesetzten Zyklus der Wärmekraftmaschine betrachten. Eine Wärmekraftmaschine ist eine Maschine, die einer Umgebung mit hoher Temperatur Wärme entzieht, diese an eine Umgebung mit niedriger Temperatur überträgt und dabei Arbeit nach außen abgibt. Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die die Wärme, die sie von einer Wärmequelle mit niedriger Temperatur erhält, durch Zufuhr externer Energie an eine Umgebung mit hoher Temperatur überträgt.
Die Wärmepumpe, die im Winter zu Heizzwecken eingesetzt wird, kann auch im Sommer zur Kühlung genutzt werden. Die Übertragung von Wärme von einer kalten Wärmequelle auf eine heiße Wärmequelle kann auf verschiedene Arten erfolgen. Dementsprechend gibt es folgende Wärmepumpentypen:
DampfkompressionskreislaufAbsorption
Im Allgemeinen arbeiten die meisten Wärmepumpen nach dem Prinzip des Dampfkompressionskreislaufs. Die Hauptelemente einer einfachen Wärmepumpe sind der Kompressor, das Expansionsventil und zwei Wärmetauscher, Verdampfer und Kondensator genannt.
Der aus dem Verdampfer austretende gesättigte Dampf erzeugt im Kompressor isentropisch einen höheren Druck und wird komprimiert auf eine Temperatur gebracht und in überhitzten Dampf umgewandelt (1 – 2'-Zustand). Anschließend kondensiert der in den Kondensator eintretende überhitzte Dampf bei konstantem Druck und gibt dabei seine nutzbare Wärme ab (2'-3-Zustand). Druck und Temperatur der gesättigten Hochdruckflüssigkeit werden im Expansionsventil auf Verdampferbedingungen gebracht (Zustand 3 – 4). Da die Temperatur der in den Verdampfer eintretenden Flüssigkeit niedriger ist als die Temperatur der Wärmequelle, findet bei konstantem Druck eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf die Flüssigkeit statt, und die Flüssigkeit verdampft (4-1-Situation). Von hier aus beginnt der Kreislauf von neuem und so weiter.
Hybrid-Wärmepumpe:
Die Informationen zum Funktionsprinzip der Wärmepumpe auf dieser Seite werden im Laufe der Zeit aktualisiert. Einige der im Artikel verwendeten Artikel stammen aus Wikipedia.
