pompa.pdf

mgr inż. Agnieszka Sadłowska-Sałęga

Alternatywne źródła energii stosowane w budownictwie

2 P OMPY C I IEPŁA

Niezależnie od typu konstrukcyjnego, każdą pompę ciepła można traktować jako urządzenie, któ-

re przy pomocy energii dodatkowej podnosi temperaturę czynnika roboczego z niskiego na wysoki

poziom temperaturowy, umożliwiając praktyczne wykorzystanie ciepła zawartego w czynnik robo-

czym.

Rys.2.1. Zasada działania pompy ciepła

Pompy ciepła mają zastosowanie w klimatyzacji, systemach centralnego ogrzewania, ogrzewania

podłogowego oraz służą do podgrzewania wody użytkowej. Umożliwiają wykorzystanie zasobów

energii naturalnej, której źródłem może być powietrze atmosferyczne, grunt, woda powierzchniowa

lub podziemna.

2 . .1 Z ASADA DZ I IAŁAN I IA

W pompie ciepła zachodzi proces podnoszenia potencjału cieplnego, tj. proces pobierania ciepła

ze źródła o temperaturze niższej i przekazywania go do źródła o temperaturze wyższej. Samoczynny

przepływ ciepła od ciała zimniejszego do cieplejszego nie jest możliwy, dlatego do pompy ciepła trze-

ba dostarczyć energię napędową. Zależnie od typu konstrukcyjnego względnie zasady pracy można

podzielić pompy ciepła na:

 sprężarkowe,

 sorpcyjne (z podziałem na pompy ciepła absorpcyjne i adsorpcyjne),

 pompy ciepła Vuilleumiera,

 termoelektryczne.

Poniżej zostaną omówione jedynie sprężarkowe i sorpcyjne pompy ciepła (pozostałe są rzadko spoty-

kane).

2 . .1 . .1 P OMPA SPRĘŻARKOWA

Sprężarkowe pompy ciepła są uważane za najdojrzalsze technicznie rozwiązanie i dlatego są

najbardziej rozpowszechnione. Ich sposób pracy jest identyczny ze sposobem pracy zwykłej chło-

dziarki domowej – tylko ze zmienionym celem pracy (grzanie zamiast chłodzenia).

Podstawowe zadanie pompy ciepła, w przypadku pomp sprężarkowych, może być realizowane

różnymi sposobami, jednakże najczęściej wykorzystywany jest do tego celu lewobieżny obieg parowy

– obieg Lindego (rys.2.2).

Rys.2.2. Obieg Lindego

W obiegu termodynamicznym pompy ciepła zachodzą w sposób ciągły cztery procesy:

1) Czynnik obiegu dolnego źródła, płynąc w wężownicy, odbiera energię cieplną z gruntu, powie-

trza lub wody.

2) W parowaczu (parowniku) pompy podgrzany czynnik obiegu dolnego źródła oddaje ciepło

zimnemu czynnikowi chłodniczemu obiegu wewnętrznego pompy ciepła. Czynnik chłodniczy

podgrzewa się i odparowuje, stając się gazem.

3) Gaz zostaję sprężony przez sprężarkę. Wytworzone w tym procesie ciepło jest przekazywane

w skraplaczu do systemu instalacji centralnego ogrzewania budynku.

4) Skroplony gaz po przejściu przez zawór rozprężny obniża swoje ciśnienie oraz temperaturę

i przepływa do parowacza, gdzie ponownie odbiera ciepło od czynnika obiegu dolnego źródła

i proces zaczyna się ponownie.

Schematycznie sprężarkową pompę ciepła przedstawić można tak jak na rys.2.3.

Rys.2.3. Schemat działania systemu z pompą ciepła

Elektryczna sprężarkowa pompa ciepła

Przy pobieraniu ciepła ze środowiska czyn-

nik chłodniczy znajduje się pod niskim ciśnieniem

po stronie pierwotnej (zimnej) w parowaczu 1

(rys.2.4). Temperatura w parowaczu przekracza

temperaturę wrzenia czynnika roboczego przy pa-

nującym ciśnieniu (temperatura ta może być nawet

niższa od 0C), wskutek czego czynnik roboczy

paruje kosztem ciepła pobranego z otoczenia.

Sprężarka 2 zasysa odparowany czynnik ro-

boczy z parowacza i spręża go; przy tym wzrasta

ciśnienie i temperatura par czynnika.

Sprężarka przetłacza pary czynnika na stronę

wtórną (gorącą) systemu, do skraplacza 3, który jest omywany wodą grzewczą. Temperatura skrapla-

nia czynnika roboczego w stanie gazowym jest jednak wyższa od temperatury wody grzewczej, wsku-

tek czego pary te schładzają się i ponownie skraplają. Ciepło pobrane w parowaczu i dodatkowa ener-

gia doprowadzona podczas sprężania zostają przy tym oddane wodzie grzewczej.

Rys.2.4. Schemat działania pompy ciepła [2]

Następnie skroplony czynnik poprzez zawór rozprężny 4 wraca do parowacza. Na zaworze roz-

prężnym czynnik roboczy rozpręża się z wysokiego ciśnienia w skraplaczu do niskiego ciśnienia pa-

nującego w parowaczu i obniża swoją temperaturę. W ten sposób obieg zamyka się.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: