Тепловые насосы стали краеугольным камнем современных энергоэффективных систем отопления и охлаждения. Но как именно они перемещаются из одного места в другое, особенно в холодную погоду? Ответ заключается в науке о термодинамике и умном использовании циклов хладагента. В этой статье объясняется, как тепловые насосы передают тепло и почему они настолько эффективны и устойчивы.

---

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос - это устройство, которое перемещает тепловую энергию из одного места (источника) в другое (раковина), обычно от внешнего воздуха, воды или заземления в здание. В отличие от обычных систем отопления, которые генерируют тепло, сжигая топливо или используя электрическое сопротивление, тепловые насосы переносят существующее тепло , что делает их гораздо более энергоэффективными.

---

⚙ Как работает теплопередача: базовая термодинамика

Тепло всегда течет естественным образом от теплых до более холодных участков . Тепловой насос использует механическую энергию, чтобы обратить вспять этот поток, перенося тепло от более холодного наружного воздуха в более теплое помещение в помещении . Этот процесс регулируется вторым законом термодинамики и стал возможным благодаря циклу охлаждения.

---

Цикл охлаждения в тепловых насосах

Цикл охлаждения является основным процессом, который обеспечивает теплопередачу. Это включает в себя четыре ключевых компонента:

1. Испаритель

• Расположен на стороне тепла (например, на открытом воздухе).

• Хладагент с низким давлением поглощает тепло и испаряется в газ.

2. Компрессор

• Сжимает газ хладагента, повышая его температуру и давление.

• Это делает хладагент достаточно горячим, чтобы выпустить тепло в помещении.

3. Конденсатор

• Расположен на внутренней стороне.

• Газ высокого давления выпускает тепло до внутреннего воздуха или воды и конденсируется обратно в жидкость.

4. Расширительный клапан

• Снижает давление жидкого хладагента.

• Подготавливает его, чтобы снова поглощать тепло в испарительном испарительном порядке.

Этот цикл повторяется непрерывно, эффективно перемещающимся нагреванием снаружи на внутренней стороне - даже когда наружные температуры низкие.

---

️ Почему тепловые насосы настолько эффективны

Эффективность тепловых насосов измеряется по коэффициенту производительности (COP) . Например, полицейский из 3 означает, что система обеспечивает 3 единицы тепла на каждую 1 единицу используемой электроэнергии.

Ключевые факторы эффективности:

• Нет потерь сжигания (в отличие от газовых котлов).

• Умножение энергии за счет теплопередачи.

• Технология инвертора , которая корректирует выпуск на основе спроса.

Современные тепловые насосы с воздухом и водой могут достичь значений полиции от 3,5 до 5,0, в зависимости от условий.

---

❄ Может ли тепловые насосы работать в холодном климате?

Да. Благодаря передовым хладагентам и компрессорам, управляемым инверторами, сегодняшние тепловые насосы могут эффективно работать при температурах до -20 ° C (-4 ° F) . Используемые хладагенты имеют очень низкие точки кипения, что позволяет им поглощать тепло даже от холодного воздуха.

---

Обратимая работа: нагрев и охлаждение

Тепловые насосы могут обратить вспять цикл охлаждения, используя обратный клапан , что позволяет им обеспечить охлаждение летом и нагревать зимой . Эта возможность двойной функции делает их идеальным круглогодичным решением HVAC.

---

Пример реального мира: использование энергии

Допустим, тепловой насос использует 1 кВт -ч электроэнергии. С помощью полицейского из 4 он может обеспечить 4 кВт-ч тепловой энергии , экономя существенную энергию и снижая выбросы по сравнению с электрическим или ископаемым нагревом на основе топлива.

---

Наука в резюме

• Нагревать естественно течет от горячих до холода.

• Тепловые насосы обращают это, используя цикл охлаждения.

• Хладагент поглощает тепло (испарение), сжимается для повышения температуры, выпускает тепло (конденсация) и снова циклирует.

• Эффективность достигается путем переноса, а не генерируя тепло.