Toplotne črpalke: princip delovanja in značilnosti

Toplotna črpalka je naprava, ki lahko združi tako na videz nezdružljive dele kot grelni kotel, klimatsko napravo in izvor oskrba s toplo vodo. Glavna razlika te naprave je, da lahko uporablja obnovljivo nizko temperaturo energije za potrebe ogrevanja vode in ogrevanja. Hkrati je večina moči, ki jo proizvede (do 80%), praktično "izčrpana" iz zunanjega okolja z energijo sončnih žarkov. Kakšne so toplotne črpalke načelo delovanja - se učite iz našega današnjega članka.

Na kratko o odtenkih

Znanstveno gledano tak koncept kot "toplotna črpalka" pomeni enoto za stiskanje hlapov, ki služi za prenos toplote iz vira z nizko temperaturo v vir z visokim potencialom. Z drugimi besedami, energijo prenese iz hladnega predmeta v vročo. Kakšno je načelo delovanja toplotne črpalke? Algoritem njihovega delovanja, in sicer prenos toplote, poteka s kondenzacijo in naknadnim izhlapevanjem snovi, ki krožijo v zaprtem krogu (glej sliko 2). Za vse to gibanje, mehanizem uporablja majhen del električne energije, medtem ko je moč naprave zelo velika, kljub nizki porabi toka.

Toplotne črpalke: načelo delovanja

In zdaj si oglejmo algoritem delovanja tega orodja. Celoten proces je zgrajen Cikel Carnot, ki je sestavljen iz naslednjih stopenj. Prvič, v kompresorju toplotne črpalke je plinasto hladilno sredstvo stisnjeno, kar povzroči ogrevanje v vodnem krogu. Po visokem pritisku tekočina vstopi v posebni izmenjevalnik toplote-kondenzator, kjer se začne ohladiti in tvori kondenzat. Hkrati se uporabna toplota prenaša neposredno v ogrevalni sistem.

Nato plin preide skozi ekspanzijski ventil. Tam se razširi, tako da se raven tlaka v sistemu spet zmanjša in ta vrednost se zmanjša skupaj s temperaturo tekočine v sistemu. Ko plin vstopi v ventil, se praviloma ohladi na temperaturo pod temperaturo okolja. Po tem plinasto hladilno sredstvo prehaja v toplotni izmenjevalec, kjer izhlapi, potrebuje toploto iz tal. Ker toplotne črpalke delujejo zaprto, se v naslednjem koraku ta plin vrne nazaj v kompresor. Tako se algoritem delovanja te naprave praktično ne razlikuje od običajnega gospodinjskega klimatskega sistema.

Treba je omeniti ...

V članku v podnaslovu »Toplotne črpalke: princip delovanja« smo omenili besedo »tla«, iz katere hladilna tekočina odvzema toploto. Tu je treba opozoriti, da to ni edini dejavnik, na katerega vpliva delovanje toplotne črpalke. Ko se spremenijo vrednosti temperature in tlaka, sistem uporablja tudi vire, kot sta zrak in voda. Tako deluje toplotna črpalka. Cena, mimogrede, za take naprave je od 35 do 250 tisoč rubljev.