Dünyanın Enerjisi. Isı pompaları. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları

 makale yorumları

Bir buçuk yüzyıl önce İngiliz fizikçi William Thomson, aşağıdaki fiziksel olaylara dayanarak "ısı çarpanı" adı verilen bir cihaz geliştirdi:

• bir madde buharlaşma sırasında enerji harcar ve yoğunlaşma sırasında enerji açığa çıkarır;
• Bir maddenin kaynama noktası basınçla değişir.

Sonuç olarak ortaya çıktı ısı pompası - termal enerjiyi daha düşük sıcaklıktaki bir kaynaktan daha yüksek sıcaklıktaki bir kaynağa aktarmaya yarayan cihaz, aslında dış ortamda daha düşük sıcaklık kaynağına sahip bir buzdolabı veya ısıtma amaçlı çalışan bir klimadır.

Isı pompasının çalışma prensibi, soğutucu akışkanın düşük basınç ve sıcaklıktaki bir odada buharlaşması ve yüksek basınç ve sıcaklıktaki bir odada yoğunlaşması, böylece enerjiyi (ısı) soğuk bir gövdeden ısıtılmış bir gövdeye aktarması gerçeğine dayanır. yani kendiliğinden ısı değişiminin mümkün olmadığı yönde.

Bir evi ısıtmak için düşük potansiyelli bir termal enerji kaynağı olarak, doğal kaynaklı ısı (dış hava; yerden, artezyen ve termal sulardan gelen ısı; nehirlerden, göllerden, denizlerden ve diğer donmayan doğal su kütlelerinden gelen su) kullanılabilir. kullanılmış. Isı pompaları, ısı pompasının belirlenen çalışma modunu destekleyen bir kontrol ve otomasyon sistemi ile donatılmıştır.

Isı pompalarının enerji verimliliği düşük potansiyelli kaynağın sıcaklığına bağlıdır ve sıcaklığı ne kadar yüksek olursa o kadar yüksek olacaktır.

Isı pompaları ucuz ekipmanlar değildir. Bu sistemlerin ilk kurulum maliyetleri, geleneksel ısıtma ve iklimlendirme sistemlerine göre biraz daha yüksektir. Ancak işletme maliyetlerini dikkate alırsanız. daha sonra jeotermal ısıtma, soğutma ve sıcak suya yapılan ilk yatırım, enerji tasarrufu sayesinde kendini hızla amorti eder. Ayrıca ısı pompası çalışırken evdeki elektrik şebekesi dışında herhangi bir ek iletişime gerek olmadığı dikkate alınmalıdır.

Bir ısı pompasının performansı (vücuda aktarılan ısı miktarının harcanan işe oranı) ideal olarak şuna eşittir:

a = T çıkış / (T çıkış - T giriş),

T nerede? ve Tin. - sırasıyla pompanın çıkışındaki ve girişindeki sıcaklıklar.

Isı pompası cihazı

Bir ısı pompasının ana elemanları bir buharlaştırıcı, bir kompresör, bir yoğunlaştırıcı ve bir boru hattıyla (bir kısma kelebeği, genişletici veya girdap tüpü) bağlanan bir akış regülatörüdür. Şematik olarak, bir ısı pompası üç kapalı devreden oluşan bir sistem olarak temsil edilebilir: birincisinde, harici bir ısı emici dolaşır (çevreden ısı toplayan bir soğutucu), ikincisinde - buharlaşan, ısıyı uzaklaştıran bir madde ısı emicinin ve üçüncü ısı alıcısında (binanın ısıtma ve sıcak su besleme sistemlerindeki su) ısı emiciye ısı vererek yoğunlaşır.

Şekil 1. Isı pompası çalışma şeması: 1 - kuyulardaki ısı eşanjörleri (ısı toplama sistemi); 2 - donmayan soğutma sıvısı devresi (antifriz); 3 - ısı pompası; 4 - ısıtma suyu devresi

Dış devre (kollektör), içinde donmayan bir sıvının - antifrizin - dolaştığı, toprağa veya suya (örneğin polietilen) döşenen bir boru hattıdır. Düşük dereceli ısının kaynağı toprak, kaya, göl, nehir, deniz ve hatta bir sanayi kuruluşunun havalandırma sisteminden gelen sıcak havanın çıkışı olabilir.

Soğutucu akışkanın tıpkı bir ev buzdolabında olduğu gibi dolaştığı ikinci devrede, yerleşik ısı eşanjörleri - bir buharlaştırıcı ve bir yoğunlaştırıcı ve ayrıca soğutucu akışkanın basıncını değiştiren cihazlar - bir boğucu (dar kalibre edilmiş bir delik) vardır. ) sıvı fazda püskürten ve onu gaz halinde sıkıştıran bir kompresör.

Jeotermal pompa tasarımları

Bu sistemlerin çalışması, yerde biriken güneş ışınımından elde edilen yenilenebilir ısıyı kullanır:

• açık çevrim pompası (soğutma sıvısı doğrudan rezervuardan sağlanır ve çevrimden sonra soğutulmuş olarak geri döner);
• kapalı çevrim pompası (soğutma sıvısı, zeminin derinliklerine veya bir rezervuarın tabanına döşenebilen kapalı bir döngü aracılığıyla pompalanır. Bu, açık döngüden daha çevre dostu bir yöntemdir);
• yatay ısı eşanjörlü pompa (kapalı devre ısı eşanjörü derin hendeklere yatay olarak döşenir);
• dikey ısı eşanjörlü pompa (ısı eşanjörünün kapalı devresi hazırlanmış deliklere dikey olarak monte edilir. Ağır toprakta veya alan sınırlı olduğunda kullanılır. En etkili olanı kapalı çevrimli bir ısı pompasıdır: soğutucu kapalı bir devreden pompalanır) zeminin derinliklerine veya bir rezervuarın tabanına döşenebilen devre).

Isı pompası görev döngüsü

Sıvı soğutucu gaz kelebeğe zorlanır, basıncı düşer ve kollektörün sağladığı ısıyı ortamdan alarak kaynadığı evaporatöre girer. Daha sonra, soğutucu akışkanın dönüştüğü gaz kompresöre emilir, sıkıştırılır ve ısıtılarak kondansatöre itilir. Kondenser, ısı pompasının ısı tahliye ünitesidir: burada ısı, ısıtma sistemindeki su tarafından alınır. devre sistemi. Bu durumda gaz, genleşme valfinde tekrar tahliye edilmek ve evaporatöre dönmek üzere soğuyup yoğunlaşır ve bundan sonra çalışma çevrimi yeniden başlar.

Isı pompası verimliliği

Çalışma sırasında kompresör elektrik tüketir. Isı pompası, harcanan her kilovatsaat elektrik için 2,5-5 kilovatsaat termal enerji üretir. Üretilen termal enerjinin ve tüketilen elektrik enerjisinin oranına dönüşüm oranı (veya ısı dönüşüm katsayısı) denir ve ısı pompasının verimliliğinin bir göstergesi olarak hizmet eder. Bu değer, evaporatör ve kondenserdeki sıcaklık seviyeleri farkına bağlıdır: fark ne kadar büyükse, bu değer o kadar küçüktür.

Bu nedenle ısı pompası düşük dereceli ısı kaynağını çok fazla soğutmaya çalışmadan mümkün olduğu kadar kullanmalıdır. Aslında bu, ısı pompasının verimliliğini arttırır, çünkü ısı kaynağının zayıf soğutulması ile sıcaklık farkında önemli bir artış olmaz. Bu nedenle ısı pompaları, düşük sıcaklıktaki ısı kaynağının kütlesinin, ısıtılan kütleden önemli ölçüde daha büyük olmasını sağlar.

Isı pompası ile yakıt bazlı ısı kaynakları arasındaki fark, çalışması için kompresör enerjisine ek olarak düşük dereceli bir ısı kaynağına da ihtiyaç duymasıdır; geleneksel ısı kaynaklarında ise üretilen ısı yalnızca ısıya bağlıdır. yakıtın kalorifik değeri.

Bir ısı pompasını büyük bir kütleye sahip düşük dereceli bir ısı kaynağına bağlama sorunu, ısı pompasına bir kütle transfer sisteminin, örneğin bir su pompalama sisteminin dahil edilmesiyle çözülebilir. Stockholm'ün merkezi ısıtma sistemi bu şekilde çalışıyor.

Isı pompalarının koşullu verimliliği

Bir ısı pompası, yüksek potansiyelli enerji kaynaklarını kullanarak, düşük potansiyelli termal enerjinin %200'ünden %600'üne kadar odaya (harcanan enerjinin yüzdesi olarak) "pompalama" kapasitesine sahiptir. Bu, çevreyi soğuttuğu için enerjinin korunumu yasasını ihlal etmez.

Teorik olarak, odaları ısıtmak için ısı pompalarının kullanılması gaz kazanlarından daha etkilidir. Enerji santrallerindeki modern buhar ve gaz türbini üniteleri, gaz kazanlarından biraz daha düşük bir verime sahiptir. Sonuç olarak elektrik enerjisi endüstrisi modern ekipmanlara geçtiğinde ve ısı pompaları kullanıldığında gaz kazanlarına göre 3-5 kata kadar gaz tasarrufu sağlanabilmektedir. Gerçekte, elektriğin iletim, dönüşüm ve dağıtımına (yani şebeke hizmetlerine) ilişkin genel giderlerin hesaba katılması gerekir. Sonuç olarak elektriğin satış fiyatı maliyetinin 3-5 katı kadar yüksek oluyor ve bu da genel olarak ilerici teknolojinin kullanımını boşa çıkarıyor. Bu bağlamda, elektriğin alternatif kaynaklardan (dalga, rüzgar, güneş enerjisi santralleri) kullanılması veya gazdan elektrik üretimi ile bunun yerinde kullanımının bir ısı pompasında ısı üretmek üzere birleştirilmesi tavsiye edilir.

Isı pompasının kullanımına ilişkin öneriler

• Hibe enerjisi ısı kaynağı olarak kullanıldığında, antifrizin dolaştığı boru hattı, söz konusu bölgedeki toprak donma seviyesinin 30-50 cm altına toprağa gömülür. Kolektör boruları arasında önerilen minimum mesafe 0,8-1 m'dir, özel bir toprak hazırlığı gerektirmez. Ancak ıslak topraklı bir alanın kullanılması tavsiye edilir, kuru ise konturun daha uzun yapılması gerekir. Boru hattının l m'si başına termal gücün yaklaşık değeri 20-30 W'dur. Bu nedenle, 10 kW kapasiteli bir ısı pompası kurmak için, yaklaşık 350 m450 (400x2) alana sahip bir arsanın kurulumu için 20-20 m uzunluğunda bir topraklama devresi gereklidir. m) gerekli olacaktır. Doğru hesaplandığı takdirde kontur yeşil alanları etkilemez.
• Kollektörün döşenmesi için boş alan yoksa veya ısı kaynağı olarak kayalık kaya kullanılıyorsa boru hattı kuyuya indirilir. Tek bir derin kuyu kullanmak gerekli değildir - hesaplanan toplam derinliği elde etmek için birkaç sığ, daha ucuz olanı delebilirsiniz. Bazen temel kazıkları da kullanılır.
• 1 doğrusal metre kuyu başına yaklaşık 50-60 W termal enerji. Bu nedenle 10 kW kapasiteli bir ısı pompası kurmak için 170 m derinliğinde bir kuyuya ihtiyaç vardır.
• Soğutucu akışkan doğrudan toprak kaynağına beslenir, bu da jeotermal ısıtma sistemini oldukça verimli hale getirir. Evaporatör, donma derinliğinin altına yatay olarak veya 40-60 mm çapında, dikey olarak veya 15-30 m derinliğe kadar açılı olarak açılan kuyulara monte edilir.Bu mühendislik çözümü sayesinde, ısı değişim devresi bir yalnızca birkaç metrekarelik alan, bir ara ısı eşanjörünün kurulumunu ve sirkülasyon pompasının çalıştırılması için ek maliyetleri gerektirmez.
• Yakındaki bir su kütlesini ısı kaynağı olarak kullanırken devre tabana döşenir. Bu seçenek ideal kabul edilir; çok uzun olmayan harici devre; yüksek ortam sıcaklığı (kışın rezervuardaki su sıcaklığı her zaman pozitiftir; ısı pompalarının yüksek enerji dönüşüm katsayısı).
• 1 m boru hattı başına termal gücün yaklaşık değeri 30 W'dur. Bu nedenle 10 kW kapasiteli bir ısı pompası kurmak için göle 300 m uzunluğunda bir devre döşenmesi gerekmektedir.Boru hattının yukarıya doğru yüzmesini önlemek için 1 adet doğrusal. m, yaklaşık 5 kg yük kuruludur
• Sıcak havadan ısı elde etmek için (örneğin, bir havalandırma sisteminin egzozundan), hava ısı eşanjörlü özel bir ısı pompası modeli kullanılır. Üretim tesislerinde ısıtma ve sıcak su sistemleri için havadan gelen ısı da toplanabilir.
• Şiddetli donmalarda harici devreden gelen ısı hala ısıtma için yeterli değilse, pompanın ek bir ısı jeneratörü ile birlikte çalıştırılması uygulanır (bu gibi durumlarda iki değerli bir ısıtma devresinin kullanılmasından bahsedilir). Sokak sıcaklığı hesaplanan seviyenin (iki değerli sıcaklık) altına düştüğünde, ikinci bir ısı üreticisi (çoğunlukla küçük bir elektrikli ısıtıcı) çalıştırılır.

Isı pompasının avantajları ve dezavantajları

Isı pompalarının avantajları arasında her şeyden önce ekonomi yer alır: 0,2 kWh termal enerjiyi ısıtma sistemine aktarmak için kurulumun yalnızca 0,35-50 kWh elektrik harcaması gerekir. Büyük santrallerde termal enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü %XNUMX'ye varan verimle gerçekleştiğinden, ısı pompaları kullanıldığında yakıt kullanım verimliliği artar. Oda havalandırma sistemlerine yönelik gereksinimler basitleştirildi ve yangın güvenliği seviyesi artırıldı. Tüm sistemler kapalı döngüler kullanılarak çalışır ve ekipmanı çalıştırmak için gereken elektrik maliyeti dışında neredeyse hiçbir işletme maliyeti gerektirmez.

Isı pompalarının bir diğer avantajı, kışın ısıtma modundan yazın klima moduna geçebilme yeteneğidir: harici kolektöre radyatörler yerine fan bobinleri bağlanır.

Isı pompası güvenilirdir, çalışması otomatik olarak kontrol edilir. İşletim sırasında sistem özel bakım gerektirmez, olası manipülasyonlar özel beceri gerektirmez ve talimatlarda açıklanmaktadır.

Sistemin önemli bir özelliği, her tüketici için tamamen bireysel doğasıdır; bu, istikrarlı bir düşük potansiyel enerji kaynağının optimal seçiminden, dönüşüm katsayısının hesaplanmasından, geri ödemeden vb. oluşur.

Isı pompası kompakttır (modülünün boyutu normal bir buzdolabından daha büyük değildir) ve neredeyse sessizdir.

Isıtma için kullanılan ısı pompalarının dezavantajları, kurulu ekipmanın yüksek maliyetini içerir.

Diğer makalelere bakın bölüm Alternatif enerji kaynakları.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu 05.05.2024

Modern bilim ve teknoloji dünyası hızla gelişiyor ve her gün bize çeşitli alanlarda yeni ufuklar açan yeni yöntem ve teknolojiler ortaya çıkıyor. Bu tür yeniliklerden biri, Alman bilim adamlarının, fotonik alanında önemli ilerlemelere yol açabilecek optik sinyalleri kontrol etmenin yeni bir yolunu geliştirmesidir. Son araştırmalar, Alman bilim adamlarının erimiş silika dalga kılavuzunun içinde ayarlanabilir bir dalga plakası oluşturmasına olanak sağladı. Sıvı kristal katmanın kullanımına dayanan bu yöntem, bir dalga kılavuzundan geçen ışığın polarizasyonunu etkili bir şekilde değiştirmeye olanak tanır. Bu teknolojik atılım, büyük hacimli verileri işleyebilen kompakt ve verimli fotonik cihazların geliştirilmesi için yeni umutlar açıyor. Yeni yöntemle sağlanan elektro-optik polarizasyon kontrolü, yeni bir entegre fotonik cihaz sınıfının temelini oluşturabilir. Bu, büyük fırsatların önünü açıyor ... >>

Primium Seneca klavye 05.05.2024

Klavyeler günlük bilgisayar işlerimizin ayrılmaz bir parçasıdır. Ancak kullanıcıların karşılaştığı temel sorunlardan biri, özellikle premium modellerde gürültüdür. Ancak Norbauer & Co'nun yeni Seneca klavyesiyle bu durum değişebilir. Seneca sadece bir klavye değil, ideal cihazı yaratmak için beş yıllık geliştirme çalışmasının sonucudur. Bu klavyenin akustik özelliklerinden mekanik özelliklerine kadar her yönü dikkatle düşünülmüş ve dengelenmiştir. Seneca'nın en önemli özelliklerinden biri, birçok klavyede yaygın olan gürültü sorununu çözen sessiz dengeleyicileridir. Ayrıca klavye çeşitli tuş genişliklerini destekleyerek her kullanıcı için kolaylık sağlar. Seneca henüz satışa sunulmasa da yaz sonunda piyasaya sürülmesi planlanıyor. Norbauer & Co'nun Seneca'sı klavye tasarımında yeni standartları temsil ediyor. O ... >>

Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı 04.05.2024

Uzayı ve onun gizemlerini keşfetmek, dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin dikkatini çeken bir görevdir. Şehrin ışık kirliliğinden uzak, yüksek dağların temiz havasında yıldızlar ve gezegenler sırlarını daha net bir şekilde açığa çıkarıyor. Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi olan Tokyo Üniversitesi Atacama Gözlemevi'nin açılışıyla astronomi tarihinde yeni bir sayfa açılıyor. Deniz seviyesinden 5640 metre yükseklikte bulunan Atacama Gözlemevi, uzay araştırmalarında gökbilimcilere yeni fırsatlar sunuyor. Bu site, yer tabanlı bir teleskop için en yüksek konum haline geldi ve araştırmacılara Evrendeki kızılötesi dalgaları incelemek için benzersiz bir araç sağladı. Yüksek rakımlı konum daha açık gökyüzü ve atmosferden daha az müdahale sağlasa da, yüksek bir dağa gözlemevi inşa etmek çok büyük zorluklar ve zorluklar doğurur. Ancak zorluklara rağmen yeni gözlemevi gökbilimcilere geniş araştırma olanakları sunuyor. ... >>

Arşivden rastgele haberler Ekip Grubu TM4PS4 ve TM8PS4 SSD'ler 04.04.2015 Team Group, M.4 SSD (Yeni Nesil Form Faktörü, NGFF) form faktöründe yapılan TM4PS8 ve TM4PS2 katı hal sürücülerini tanıttı. Ürünler hem mobil bilgisayarlarda hem de anakartları uygun yuvaya sahip masaüstü sistemlerde kullanıma uygundur. SATA 3.0 arayüzü, 6 Gb / s'ye kadar bant genişliği ile kullanılır. TM4PS4, 42,0 x 22,0 x 3,5 mm boyutlarında ve 4 g ağırlığındadır. TM8PS4, 80,0 x 22,0 x 3,5 mm ve 9 g boyutlarındadır. Her ikisinin de kapasitesi 128 veya 256 GB'dir. TM4PS4 sürücüleri, sırasıyla 550 ve 150 MB/s'ye varan okuma ve yazma hızları sağlar. 4 KB'lik bloklarda rastgele okuma için IOPS (saniyede giriş / çıkış işlemleri) 70 bine, yazma için - 40 bine ulaşır. TM8PS4 çözümleri, 560/300 MB/sn'ye varan okuma/yazma hızları sunar. IOPS değeri 73K'ya kadar okuma ve 70K'ya kadar yazmadır. Arızalar arasındaki iddia edilen ortalama süre (MTBF) 1,5 milyon saate ulaşır. Mobil cihazın pil ömrünü uzatan TRIM komutlarını ve DevSleep modunu destekler. Ürünler üç yıl garantilidir.

Diğer ilginç haberler:

▪ G.Skill Ripjaws 4 DDR4-2800 Bellek Kiti

▪ Müzik hoparlörleri LG XBoom XL7 ve XL5

▪ Oda sıcaklığında süper iletkenlik için azaltılmış basınç

▪ Derin Öğrenme için Sinir Ağlarını Ölçeklendirmek

▪ kavak deşifre

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Audiotechnics sitesinin bölümü. Makale seçimi

▪ François Boucher'ın makalesi. Ünlü aforizmalar

▪ Makale Cilt neden farklı renklerde gelir? ayrıntılı cevap

▪ makale Hava Kayıtları. Su. Seyahat ipuçları

▪ makale Elektrikli tahrikli ve uzaktan kumandalı perdeler. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Ağ anahtarlamalı güç kaynağı, 50 watt. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024