Hőszivattyú.

Az előadások a következő témára: "Hőszivattyú."— Előadás másolata:

1 Hőszivattyú

2

3 Hőszivattyú A hőszivattyú olyan, mint egy hűtőgép, amely hűteni és fűteni is tud. Alacsonyabb hőmérsékletű környezetből vonja el a hőt, és magasabb hőmérsékletű helyre táplálja be. A készülék egy speciális kompresszort, két nagy felületű hőcserélőt és egy nyomáscsökkentő szelepet tartalmaz. Egy hűtőkört alkotnak, melyben egy munkaközegnek nevezett anyag kering. A kompresszorhoz viszonyítva egy alacsony és egy magas nyomású kör található, mindkettőben egy hőcserélővel.

4 Az alacsony nyomáson a hőcserélőt elpárologtatónak hívják. (hőfelvétel)
A magas nyomású oldalon a hőcserélőt kondenzátornak nevezik. (hőleadás)

5 Munkaközeg A munkaközeg olyan anyag, amely alacsony nyomáson folyadék halmazállapotú és nagyon alacsony hőmérsékleten képes elpárologni. Ha elpárolgott, a nyomásnövekedés hatására erőteljesen megemelkedik a hőmérséklete mely a környezetből elvont és a sűrítésre használt energiát is tartalmazza. Ha egy olyan közeggel találkozik, aminek a hőmérséklete alacsonyabb, akkor ennek átadja a hőjét, ettől pedig ismét folyékony halmazállapotú lesz, és megint képes lesz elpárologni.

6 Működése A hideg oldali hőcserélő előtt a folyékony halmazállapotú munkaközeg nyomását egy nyomáscsökkentő szelep leejti 1,7 bar-ra. Ekkor a munkaközeg hevesen elpárolog, -2°C-ra lehűl és a párolgáshoz szükséges hőt a hőcserélő másik oldalán található környezeti közegből vonja el, annak lehűtésével. A 3°C-ra felmelegedett munkaközeget a kompresszor besűríti 13,5 bar nyomásra, melynek következtében a lecsapódó munkaközeg felmelegszik 73,5°C-ra. A lecsapódásnál felszabadul az elvont hő, megnövelve a kompresszorba betáplált és hővé átalakult energiával. Mindezt az energiát a másik hőcserélőn áthaladva átadja a fűtési rendszerben keringő fűtőközegnek.

7

8 Carnot körfolyamat Hőszivattyúk alapvető termodinamikai körfolyamata
Két izentropikus (nem vesz fel és nem ad le hőenergiát), és két izotermikus (egyenlő hőmérsékletű) állapotváltozást tartalmaz Állandó T0 hőmérsékleten Q0 hőmennyiséget vesz fel a hőforrásból Az izentropikus kompresszió után ismét állandó Tc hőmérsékleten a bevezetett W munkával megnövelt hőmennyiséget adja le a hőnyelőnek (Qc = Q0 + W) A körfolyamat egy izentropikus térfogat növekedéssel záródik.

9 Carnot körfolyamat A körfolyamatban lévő izotermikus állapotváltozás a hőcserélők munkaközeg oldali megvalósítása: Hőbevezetés, hőelvezetés a munkaközeg halmazállapot-változásával van egybekötve. (Pl.: a munkaközeg az alsó hőmérsékleten elpárolog, a felső hőmérsékleten pedig kondenzálódik.)

10 Víz A talajvíz néhány méter mélyen helyezkedik el, ennek viszonylag egyenletes a hőmérséklete és a megléte, így megvalósítható a hosszú éves működés. Az állandó hőmérsékletű +8-12°C-os talajvíz garantálja az optimális fűtési üzemeltetést. A hőnyeréshez szükséges vizet egy nyerő kútból kiszivattyúzzák, mely a hőszivattyúban lehűl és a lehűtött vizet egy másik kútba (elnyelő kútba) vezetik vissza.

11 Talaj A földfelszínben rejlő geotermikus energia 98%-a Napból származik. Talajkollektorokat vagy szondákat helyeznek el abba a rétegbe, ahonnan ki akarják termelni a hőt. A kollektorok vagy szondák műanyag csövekből készülnek, melyekben egy hőátadó-fagyálló folyadék (hőközvetítő folyadék) található. Ezt a folyadékot (közvetítő közeget) vezetik be a hőszivattyúba. Többféle közvetítő közeg használható fel a talajkollektoros rendszereknél: etilén glykol alapanyagú folyadékot vagy direkt elpárologtatásút (közvetlenül a munkaközeg kering a talajkollektorokban).

12 Levegő Ha nincs lehetőség a talaj vagy a talajvíz felhasználására, akkor a levegőt is lehetséges felhasználni. Ezt a hőforrást általában kiegészítő fűtéssel szokták alkalmazni. A levegős hőszivattyú -25°C-ig képes kivonni a külső levegőből a hőmennyiséget. A levegős (levegő-víz) hőszivattyúk döntő többsége osztott rendszerű, azaz a kültérben van elhelyezve az elpárologtató eszköz, ami a levegőből vonja el a hőt, majd az épületben a beltéri egységben leadja a hőt.

13