Wärmepumpe Arbeitsprinzip

In unserem Aufsatz beschäftigen wir uns mit dem Funktionsprinzip von Wärmepumpen. Die Installation einer Wärmepumpe für Ihr Haus, Ihren Arbeitsplatz oder Ihr Feriendomizil kann durch die Reduzierung der Heiz- und Kühlungskosten eine große Erleichterung für Ihre Energiekosten bedeuten. Die Wärmepumpen, die eine neue Technologie sind, werden in Zukunft durch Klimaanlagen und Zentralheizung ersetzt werden.

 

Die Kosten für Wärmepumpen können sich je nach Größe Ihres Hauses, Arbeitsplatzes oder der von Ihnen gewählten Wärmepumpe zwischen 4000 $ und 20000 $ ändern. Erdwärmepumpen müssen im Allgemeinen unterirdisch installiert werden, da ihre Einrichtungskosten teurer sind als die Luftwärme Pumpeneinrichtungskosten. Die Kosten für die Wärmepumpe und den Arbeitsaufwand können als Ausgaben betrachtet werden, aber Ihr Energieverbrauch kann nach der Einrichtung erheblich reduziert werden. Der Inhalt dieses Artikels ist so.

 

Was ist in diesem Artikel?

  1. Was ist die Wärmepumpe?
  2. Wie funktioniert die Wärmepumpe?
  3. Wärmepumpentypen
  4. Kühlzyklus
  5. Dampfkompressionswärmepumpenzyklus
  6. Kompressor
  7. Installationskosten der Wärmepumpe
  8. Kommentare zur Wärmepumpe
  9. Anwendungsbereiche der Wärmepumpe
  10. Wärmepumpenanwendungen

Wir hoffen, dass dieser Artikel der umfassendste Artikel über Wärmepumpen ist. Im Laufe der Zeit können wir Ihrem Text neue Abschnitte hinzufügen und Korrekturen vornehmen. Jetzt fangen wir mit unserer ersten Frage an.

1. Was ist Wärmepumpe?

1824 führte Nicolas Léonard Sadi Carnot das Grundprinzip des Wärmepumpenkreislaufs ein, bei dem es sich um einen Kühlkreislauf handelt. 26 Jahre später im Jahr 1850 schlägt Lord Kelvin vor, dass Kühlgeräte mit Heizzwecken verwendet werden können und Menschen beginnen, Heizsystem anzuwenden. Vor dem Zweiten Weltkrieg arbeiteten viele Ingenieure und Wissenschaftler auf dem Feld, um die Wärmepumpe zu entwickeln und zu verwenden. Während der Kriegsjahre wurde die Arbeit in den Kriegsjahren nach dem Krieg wieder aufgenommen, als die Industrie ihre Möglichkeiten zu dringenderen Problemen verlagerte.

 

Das Vertrauen hat in der Wärmepumpe abgenommen. Wegen des Potenzials der Wärmepumpenindustrie, der hohen Kosten für den Aufbau, der Billigkeit der Energie auf der Basis von Erdgas und Öl in den 1960er Jahren. Wärmepumpen haben nach der Energiekrise von 1973 an Bedeutung gewonnen, und seither wurden viele Studien durchgeführt. Die Wärmepumpen sind Systeme, die Niedertemperaturwärme aus der Natur zur Verfügung stellen. Die Betriebslogik von Wärmepumpen ist die gleiche wie die Kühlschränke, die wir in unseren Häusern verwenden. Wärmepumpen können alleine oder in Kombination mit einem zusätzlichen System verwendet werden. Die Niedertemperaturwärme aus natürlichen Quellen wie Luft, Wasser und Boden wird durch das Kältemittel in Dampf umgewandelt. Dann wird der zu dem Kompressor gesendete Dampf komprimiert und die hohe Temperatur wird erhalten und zu dem Dispersionssystem übertragen. Die Wärmepumpe, die für die Winterheizung verwendet wird, kann für die Sommerkühlung verwendet werden. Wärmepumpen sparen zwischen 50% und 75% im Vergleich zu fossilen Brennstoffen.

2. Funktionsprinzip der Wärmepumpe?

In diesem Abschnitt möchten wir einige Informationen über das Prinzip des Wärmepumpenbetriebs geben.

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme von einer Niedrigtemperaturumgebung mit Energie von außen an eine Hochtemperaturumgebung liefert. Die im Winter mit Wärme betriebene Wärmepumpe kann im Sommer zur Kühlung genutzt werden.

Das wichtigste Merkmal einer Wärmepumpe ist der Leistungskoeffizient (COP). Die COP-Werte eines effizienten Systems sind normalerweise gleich 4. Jede in das System eingegebene Einheit erzeugt 4 Energieeinheiten. COP-Werte in Japan liegen über 5. Die besten Wärmepumpen erreichen einen COP-Wert von 6,8.

Kühlmaschinen und Wärmepumpen führen den gleichen Zyklus durch, haben jedoch unterschiedliche Anwendungen. Der Zweck von Kühlmaschinen ist es, Wärme aus der Umgebung mit niedriger Temperatur zu ziehen und sie unterhalb der Umgebungstemperatur zu halten. Es ist eine obligatorische Operation zur Wärmeleitung in die Umgebung oder eine hohe Temperaturmittelung, aber es ist kein Ziel. Der Zweck der Wärmepumpe ist es, eine Umgebung warm zu halten. Um diese Funktion zu erfüllen, wird die Wärme von einem Niedrigtemperatur-Wärmespeicher an den Ort abgegeben, an dem Wärme erzeugt werden soll. Der Niedertemperatur-Wärmespeicher ist üblicherweise eine kalte Umgebungsluft, Brunnenwasser oder Erdreich, und der zu beheizende Ort befindet sich in einem Haus.

  • Die Quelle ändert sich nicht viel,
  • Da die Quelle so groß wie möglich ist,
  • Die Quelle kann reichlich gefunden werden und so wenig wie möglich von den geographischen Bedingungen betroffen sein,
  • Wenn die Quelle nicht schmutzig ist,
  • Keine Korrosion

Die technische und wirtschaftliche Leistung einer Wärmepumpe hängt von den Eigenschaften der Wärmequelle ab. Die ideale Wärmequelle für die in Gebäuden verwendeten Wärmepumpen muss eine hohe Temperatur und eine hohe Temperatur während der gesamten Heizperiode, reichlich Verfügbarkeit, abrasive und nicht kontaminierende Faktoren, geeignete thermophysikalische Eigenschaften, geringe Investitions- und Betriebskosten aufweisen. In den meisten Fällen ist die Verfügbarkeit der Wärmequelle der wichtigste Faktor. Als Quelle in Wärmepumpen sind

  • Umgebungsluft
  • Boden
  • Meer, Fluss, Seewasser
  • Unterirdische Gewässer
  • Abfallflüssigkeiten
  • Restgase
  • Sonne
  • Stein

Sie alle haben unterschiedliche Eigenschaften.

Umgebungsluft: Es ist im Überfluss vorhanden und ist die am häufigsten verwendete Wärmequelle für Wärmepumpen.

Der saisonale Leistungsfaktor (SPF) von Luft-Wärmepumpen ist 10-30% niedriger als der von Erdwärmepumpen. Der Grund hierfür ist die hohe Temperaturdifferenz im Verdampfer aufgrund der Abnahme der Außenlufttemperatur. In diesem Fall kann die Verdampfung eine so schnelle Reduktion der Energie, der Kapazität und der Leistung einfrieren, die für den Betrieb des Ventilators erforderlich sind.

Erd: Es ist eine gute Quelle, aber es ist notwendig, gute Materialien zu verwenden, um den Wärmetauscher im Boden zu vergraben und Korrosion zu verhindern. Dies erhöht die anfänglichen Investitionskosten.

Meer, Fluss, Seewasser: Sie sind eine gute Quelle für Wärmepumpen. Fluss- und Seewasser sind im Winter eiskalt. Dieses Problem ist für das Meer nicht sehr wichtig. In diesem Wasser gibt es ein Verschmutzungsproblem. Sie sind auch schnell von geographischen Bedingungen betroffen.

Grundwasser: Die Temperaturänderung während des Jahres ist gering. Wenn die Pumpe für den Transport verwendet wird, bedeutet dies, dass zusätzliche Energie verbraucht wird. Es ist gefährlich, schmutziges Wasser darin zu mischen. Die unterirdische Verlegung von Wärmetauschern kann Korrosion verursachen und die Kosten erhöhen.

Abgas: Wichtige Wärmequelle für Wärmepumpen in Wohn- und Geschäftsgebäuden. Die Wärmepumpe nutzt Wärme aus der Lüftung, um Volumen und Wasser zu erwärmen.

Sun: Es ist eine gute Ressource. Die anfänglichen Investitionskosten sind sehr hoch, aber die Wartungskosten sind niedrig und sauber.

3. Arten von Wärmepumpen

Wir können die Wärmepumpe als einen Umkehrzyklus von einfach einer Wärmemaschine betrachten. Die Wärmemaschine ist eine Maschine, die Wärme von der Hochtemperaturumgebung auf die Niedrigtemperaturumgebung überträgt und den abgehenden Betrieb durchführt. Die Wärmepumpe ist eine Hochtemperatur-Mittelungsmaschine, die Wärme von einer externen Wärmequelle und Niedertemperatur-Wärmequelle empfängt. Wärmepumpe, die im Winter zum Heizen verwendet wird, kann im Sommer zur Kühlung verwendet werden. Die Übertragung von Wärme von der Kaltwärmequelle zur Heißwärmequelle kann auf verschiedene Arten erfolgen. Dementsprechend sind die Wärmepumpentypen wie folgt:

Im Allgemeinen werden „Vapor Compressed Cycle“ – und „Absorption“ -Wärmepumpen verwendet.

In der allgemeinen Bedeutung, wenn man das Prinzip der Wärmepumpe betrachtet, arbeitet die überwiegende Mehrheit der Wärmepumpen nach dem Prinzip des Dampfkompressionszyklus. Die grundlegenden Komponenten einer einfachen Wärmepumpe sind der Kompressor, das Expansionsventil, der Verdampfer und die zwei Wärmetauscher, die als Kondensator bezeichnet werden. Aus dem Verdampfer kommender gesättigter Dampf wird im Kompressor zu isentropisch höherem Druck und höherer Temperatur verdichtet und in heißen Dampf (1 – 2 ‚Zustand) umgewandelt. Der in den Kondensator eintretende überhitzte Dampf kondensiert bei konstantem Druck und setzt die verfügbare Wärme frei. (2 ‚- 3 Zustand) Der Druck des Hochdruckfluids in dem gesättigten flüssigen Zustand und die Temperatur werden zu den Verdampferbedingungen in dem Expansionsventil gebracht. (3 – 4 Zustand). Die Wärme wird von der Wärmequelle auf die Flüssigkeit bei konstantem Druck übertragen und die Flüssigkeit verdampft. (4 – 1 Staat). Danach beginnt der Zyklus erneut und setzt sich fort.

Hybrid-Wärmepumpe: Eine Hybrid-Wärmepumpe ist eine Kombination aus einer mechanischen und einer absorbierenden Wärmepumpe. Das Arbeitsprinzip basiert auf der Tatsache, dass die Absorption von Ammoniak in Wasser bei viel höheren Temperaturen als die von Ammoniakkondensation bei konstantem Druck stattfindet. Wärmepumpen können auch alleine oder in Kombination mit einem zusätzlichen System verwendet werden. Es heißt „monovalente Wärmepumpen“, die den Wärmebedarf selbstständig lösen und die Wärmepumpen, die den Wärmebedarf durch zusätzliches Schweißen lösen, heißen „bivalente Wärmepumpen“. Bivalente Wärmepumpen lösen 50-95% des Heizbedarfs. Beispiele für Alent-Systeme sind Sonnenkollektoren und -kessel. Die Operation dieser binären Systeme ist entweder sequentiell oder gleichzeitig. Sequentieller Betrieb ist, wenn ein System deaktiviert und das andere eingeschaltet ist. Die Wärmepumpen-Kesselanlage kann auf diese Weise betrieben werden. Wenn die Wärmepumpe nicht wirtschaftlich ist, wird die Wärmepumpe deaktiviert und der Kessel wird eingeschaltet. Ein Beispiel für die Zusammenarbeit ist die Wärmepumpe – Solarkollektorsystem. Der Temperaturbereich, der für den Betrieb der Wärmepumpe erforderlich ist, um das Gebäude zu beheizen, kann durch Solarenergie bereitgestellt werden.

 

 

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