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Cos'è un sistema di pompaggio di calore? Come funziona?

numero Sfoglia:0     Autore:Editor del sito     Pubblica Time: 2021-01-14      Origine:motorizzato

Cos'è un sistema di pompaggio di calore?

Essendo il più breve possibile, pompa il calore. Questo è tutto!

Il concetto di \"pompa\" è incompleto senza \"contro il flusso spontaneo\". Ci sono pompe ioniche nel corpo che servono a trasportare un certo ione contro il suo gradiente di concentrazione. Potresti aver visto una pompa dell'acqua che pompa acqua contro la gravità. Quindi, c'è un trasporto da un'area a bassa concentrazione a una regione ad alta concentrazione. Lo stesso vale per la pompa di calore. Qui, abbiamo una \"fonte di calore\" per la \"regione a bassa concentrazione\" e \"dissipatore di calore\" per la \"regione ad alta concentrazione\".

Sì. L'hai sentito bene. La concentrazione, alta o bassa, non è ciò che conta qui. La vera differenza è tra le rotte naturali e guidate dall'energia. Un flusso o un trasporto che altrimenti non si verificherebbe.

Definire una pompa di calore è diventato molto più facile. Qualsiasi dispositivo che guida il flusso di calore da una fonte di calore a un dissipatore di calore è una pompa di calore. UNpompa di caloreriguarda più il meccanismo e l'applicazione del principio sopra menzionato rispetto al dispositivo stesso perché osserverai questa applicazione in varie regioni intorno a te.



Cos'è un sistema di pompaggio di calore

Storia

La maggior parte delle persone potrebbe pensare che questa sia un'invenzione recente. In realtà è un'impresa del XIX secolo. Non così nuovo!

Robert C. Weber, un inventore americano, inventò la pompa di calore. Ha applicato il principio al suo congelatore come fonte di calore e un gallone d'acqua come un dissipatore di calore. Questi sono diventati popolari quando i prezzi del carburante sono aumentati negli anni '70.

Fonte di calore

Il calore può essere estratto da sotto il suolo, dalle acque sotterranee o dall'aria. È necessario un sistema perfettamente progettato per raggiungere questo obiettivo.

Esistono vari tipi di pompe di calore. Ne parleremo tra un po 'tutti, ma il più comune è ilpompa di calore della fonte d'aria.

Fonte d'aria

Il calore viene trasferito dall'aria esterna a all'interno di un refrigerante. È il tuo condizionatore d'aria che funziona al contrario. Molte unità del condizionatore d'aria hanno la possibilità di convertirsi in una pompa di calore. Lo stesso vale per i frigoriferi.

Fonte di terra

Quando la temperatura superficiale è inferiore allo zero, le temperature del terreno sono molto più elevate. Ad esempio, in una fredda giornata invernale, a una profondità di 10 piedi, quando la temperatura dell'aria è di 30 F, la temperatura del suolo sarà di 50 F. Gli esperti affermano che la temperatura della Terra rimane costante da 20 a 30 piedi dal suolo (da qualche parte tra 60 a 65 c). Le condutture possono essere messe a terra per portare il calore in superficie. Questo può essere fatto in due modi:

Peline a circuito chiuso: ha la stessa acqua che circola più e più volte.

Pipeline ad anello aperto: estrae acqua e canali nel terreno.

L'acqua calda da terra va a uno scambiatore di calore e la pompa di calore fa circolare il calore nella stanza.

Sorgente d'acqua

Coloro che vivono vicino a laghi o stagni hanno un vantaggio maggiore. Il calore può essere estratto attraverso l'acqua da un sistema a tubi a circuito chiuso. Un tubo a circuito chiuso viene messo sotto l'acqua. La circolazione d'acqua porta l'acqua calda in cima. Molti usano un refrigerante per una migliore efficienza. Questa pompa di calore è molto rara grazie al suo costo e al processo complicato.

Come funziona?

Il processo è piuttosto semplice, ma comunque la maggior parte delle persone lo trova confuso. Non è complicato se compreso con una mente aperta.

In primo luogo, parlerò di frigoriferi.

Il principio di lavoro è lo stesso per i frigoriferi e le pompe di calore. In un frigorifero, il refrigerante liquido freddo passa attraverso l'evaporatore all'interno del vano frigorifero. Prende il calore dall'aria all'interno e si trasforma in gas. Il gas viene quindi compresso. Il suo volume diminuisce e la temperatura aumenta. Il gas viene quindi passato attraverso un condensatore in cui un potente ventilatore soffia tutto il calore. Un condensatore è solo una bobina nera sul retro. Se ti trovi di fronte a un condizionatore d'aria in esecuzione, puoi uscire aria calda. Ma non c'è ventola in frigorifero perché il posto dove raffreddare è piccolo. Quando il gas si condensa, la sua temperatura diminuisce. Il liquido è ancora caldo. Quindi, passa attraverso una valvola di espansione, che ha una piccola apertura simile a un ago. Il refrigerante pressurizzato viene espulso da questa apertura e si espande. L'espansione fa diminuire la temperatura al di sotto dello zero.

Non confonderti con la bobina del condensatore ed evaporatore. In una pompa di calore, la condensa si verifica all'interno della stanza, quindi la chiamiamo condensatore. In un condizionatore d'aria, l'evaporazione si verifica all'interno della stanza, quindi la chiamiamo evaporatore. In realtà fanno parte del sistema della pompa di calore che serve funzioni individuali.

Pompe di calore

Simile a un frigorifero, ci sono due bobine in una pompa di calore. Entrambi sono vuoti e sono realizzati in rame. La bobina per evaporatore assorbe il calore dall'ambiente circostante, causando il riscaldamento del refrigerante e si trasforma in gas. La stessa ventola viene utilizzata per soffiare aria sopra l'evaporatore. Il punto di ebollizione del refrigerante è così basso da assorbire il calore anche dall'aria fredda. Il gas viene quindi compresso e ciò fa aumentare significativamente la sua temperatura. Il fluido caldo passa quindi attraverso la bobina del condensatore all'interno della stanza. È qui che si verifica il trasferimento di calore. Il refrigerante gassoso si condensa, trasformandosi così in liquido. Il liquido passa quindi attraverso una valvola di espansione, diventando vapore. Ciò aumenta la superficie del fluido. Passa attraverso l'evaporatore e diventa completamente gassoso assorbendo il calore ambientale. Il refrigerante deve essere completamente gassoso quando raggiunge il compressore. Questo processo viene ripetuto fino a quando l'aria della stanza è alla stessa temperatura del refrigerante.

Prima di installare

Considera quanto segue quando si installa una pompa di calore in casa o al lavoro per scopi industriali.

1- Tipo di pompa di calore

Assicurati di quale tipo di pompa di calore hai bisogno. Alcuni sono reversibili al raffreddamento. Sono più costosi.

Quando si utilizza una pompa di calore reversibile, è necessario prendere accordi per passare al sistema di raffreddamento. Lo sfiato per i condizionatori d'aria è al di sopra del muro di metà.

2- Scelta del materiale bagnato

Il rame è considerato il migliore per la sua affidabilità. È un buon conduttore che è una scelta ottimale per le pompe di calore della fonte di terra o dell'acqua. Ma il rame non deve essere utilizzato quando si collega l'unità esterna all'unità interna. Invece, alcuni materiali isolanti sono disponibili sul mercato.

3- Efficienza ottimale

Ora che capisci il suo principio di lavoro, rendiamolo più facile per la pompa di calore. Ridurre la differenza di temperatura tra il dissipatore di calore e la fonte di calore può aumentare l'efficienza della pompa di calore. Per garantire ciò, installare la pompa di calore in un ambiente più caldo. Se vivi in ​​una zona fredda, ti consigliamo vivamente di scegliere una pompa di calore inverter a bassa temperatura EVI che è in grado di funzionare in modo efficiente e stabilmente a bassa temperatura.

4- rumore

Alcuni sistemi di pompe di calore possono essere rumorosi o possono diventare rumorosi dopo un po 'di tempo. Quindi aiuterebbe se non li posiziona vicino alle finestre. Può essere pericoloso metterli sul pavimento a causa delle linee di approvvigionamento. Il tetto sarebbe un luogo ideale, ma il costo delle tubazioni aumenterebbe.

Dichiarazione post: pesa le tue priorità. Scegliere un ambiente più caldo può costare il rischio di ottenere uno shock o un rumore disturbante.

Componenti della pompa di calore

Le pompe di calore non bruciano carburante o funzionano trasformando esclusivamente l'elettricità. Ecco perché la perdita di calore è ridotta e l'elettricità viene conservata. Di seguito sono riportati alcuni componenti principali di una pompa di calore che vengono messi insieme per ridurre al minimo la perdita di energia e massimizzare l'efficienza del processo.

Condensatore

Il nome spiega lo scopo di questo componente. In un'unità divisa, il condensatore è la bobina presente all'interno della stanza. Il gas caldo pressurizzato passa attraverso questa bobina, dando il riscaldamento. Il refrigerante si condensa e esce nell'evaporatore.

Evaporatore

Fa esattamente l'opposto del condensatore. È posizionato nell'unità esterna della pompa di calore divisa. Ma in un condizionatore d'aria, questo componente è chiamato condensatore perché ora si sta verificando la condensa in questa parte. Ha una ventola di fronte per aumentare il flusso d'aria su di esso. Questo aiuta a una migliore estrazione di calore dall'aria. Il fluido si trasforma in una forma gassosa. Il refrigerante gassoso viene quindi compresso e trasformato in gas pressurizzato a caldo.

Valvola inversa

Inverte la direzione del flusso del refrigerante. È azionamento elettricamente e utilizzato per trasformare la pompa di calore in un condizionatore d'aria o viceversa. La struttura è un po 'complicata. Quindi, per una migliore comprensione, guarda un'animazione.

Compressore

Il compressore è il cuore del sistema. Ha un motore elettrico che gestisce un piccolo pistone. Il pistone estrae il refrigerante gassoso dall'evaporatore e lo spinge nel condensatore. Man mano che il volume del refrigerante aumenta della bobina, viene compresso e la temperatura aumenta. Quindi il refrigerante caldo viene passato attraverso il condensatore.

Refrigerante

Il refrigerante è il vettore di calore in questo sistema. Senza questa sostanza, il calore non può circolare. Deve avere le proprietà fisiche ideali per la pompa di calore. Ci sono molti, ma soprattutto, deve avere un punto di ebollizione basso. Può assorbire il calore da temperature molto basse se ha un punto di ebollizione basso.

Circulatore d'aria

Anche se serve allo scopo di un fan, non sembra uno. La sua forma sposta l'aria garantendo il massimo contatto con l'evaporatore, aumentando così l'efficienza. Aiuta a sviluppare una corrente convezionale nei sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Poiché le prese della pompa di calore sono installate vicino al pavimento, i circolatori dell'aria girano e prendono l'aria fredda del soffitto.

Se è un condizionatore d'aria, l'aria si sposta dal soffitto al pavimento poiché l'aria più calda è vicino al soffitto. Un motore a CC viene utilizzato per girare questa ventola in modo che la sua direzione di rotazione possa essere invertita.


Diversi tipi di pompe di calore

Come accennato in precedenza, ci sono vari tipi di pompe di calore, quindi eccone alcuni.

Le tre pompe di calore più comuni sono:

1- Pompe di calore della sorgente d'aria

Questi sono i più comuni sono i migliori. Il costo iniziale è elevato, ma può farti risparmiare molto ogni anno. Il calore viene estratto dall'aria all'esterno per riscaldare l'aria all'interno. Le pompe di calore della fonte d'aria possono essere utilizzate come scaldabagni, a differenza di altre pompe di calore. Possono diventare condizionatori d'aria in estate. Sono azionati elettricamente.

Pompe di calore a 2 acqua

È in qualche modo simile afonte di terraSistema, tranne che il ciclo non è sotto terra. Ma ciò richiede uno stagno, un lago o un corpo in acque profonde per un corretto funzionamento. I costi di installazione sono meno rispetto alla fonte di terra. Non c'è scavo coinvolto. La pompa di calore della fonte d'acqua è la meno comune tra questi tre.

Se hai un corpo idrico vicino a te, significa che dovresti provarci. L'efficienza di questo sistema dipende dalla posizione, dall'area e dal clima del luogo. Potresti anche richiedere una torre di raffreddamento per trasferire il calore dentro e fuori dall'edificio. Quindi consultare un esperto prima di prendere qualsiasi decisione.

Pompe di calore a 3 terreno

Un circuito chiuso di un tubo privo di ruggine è posizionato molto sotto il suolo. La temperatura a questo livello è superiore alla superficie. L'acqua circola in questo ciclo. L'acqua si riscalda sotto il suolo. L'acqua passa quindi attraverso una pompa di calore. Questo sistema viene utilizzato nel riscaldamento dello spazio o nel raffreddamento. La temperatura del suolo rimane costante e funziona in modo efficiente. Questo sistema è economico per edifici spaziosi.

Che ne dici di quelli insoliti

1- Sistemi ibridi

È necessario avere una fonte di backup di riscaldamento se il clima è estremo. La maggior parte delle pompe di calore non funziona in modo efficiente a temperature molto basse. Questi includono pompe di calore dell'aria. La soluzione è avere una combinazione.

Combo uno: pompa di calore della sorgente di terra e dell'aria

Le pompe di calore dell'aria utilizzano per l'inverno moderato e il passaggio al sistema di terra quando la temperatura diminuisce in modo significativo.

Combo due: pompa di calore e caldaia a gas

Queste sono combo più comuni. Molte persone hanno già caldaie, quindi usano le caldaie come backup quando si trasformano in pompe di calore.

Sistemi di pompa di calore a 2 solari

I pannelli solari sono piantati sul tetto per far funzionare le pompe di calore. Questo può portare a zero costi di corsa. Questi sono più vantaggiosi se utilizzati con le pompe di calore della sorgente d'aria in quanto sono azionate elettricamente.

3- Pompe di calore di scarico

Questi sono comuni per le industrie. I gas di scarico caldo possono essere trasformati in pompe di calore prima di essere rilasciati nell'atmosfera.

Pro e contro delle pompe di calore

Professionisti

Le pompe di calore sono le migliori quando si tratta di:

Efficienza

Il più grande vantaggio che ottieni è immensamente maggiore efficienza. Se correttamente installate, le pompe di calore provenienti da aria possono raggiungere un'efficienza del 300%-500%. Le pompe di calore provenienti a terra possono ottenere un'efficienza del 400%.

D'altra parte, se usiamo un riscaldatore a spirale per il riscaldamento dell'acqua, la maggior parte viene sprecata. Anche se utilizziamo i riscaldatori a spirale per il riscaldamento dello spazio, possono essere efficienti solo al 100%.

Sebbene le pompe di calore provenienti da aria utilizzino l'elettricità per riscaldare aria/acqua, non usano la stessa elettricità quanto quei riscaldatori a spirale.

Le pompe di calore provenienti da acqua comportano un'efficienza simile rispetto alle pompe di calore della sorgente di terra, ma potrebbero non essere così affidabili e richiedere fonti di acqua poco profonde come laghi, fiumi, ecc.

Costi di corsa bassi

I costi di gestione sono molto inferiori rispetto ai sistemi basati sulla combustione. Anche se alcuni sistemi di pompe di calore possono costartiU oltre $ 10000, puoi risparmiare fino a $ 1700 all'anno, sulla base di uno studio di ricerca dell'Università di Melbourne.

Per la pompa di calore della fonte di terra, ogni unità di elettricità consumata produce quattro unità di calore.

Le pompe di calore dell'aria e del terreno possono persino funzionare su pannelli solari.

Affidabilità

Le pompe di calore hanno una vita considerevolmente più lunga. Una pompa di calore normalmente ha una vita stimata di 15 anni. Se l'installazione viene eseguita in modo professionale, le pompe di calore possono durare ancora di più.

Reversibile in estati

Le pompe di calore della sorgente d'aria possono essere invertite in estati per funzionare come condizionatore d'aria se sono dotati di una valvola di inversione. Questo è due in un vantaggio.

Anche le pompe di calore della sorgente di terra sono reversibili. Le temperature sotto il suolo possono rimanere basse per molto tempo. Lo stesso vale per le pompe di calore provenienti da acqua. Entrambi possono anche fornire un raffreddamento dello spazio.

Bassi costi di manutenzione

La manutenzione è quasi inesistente tranne quella elettrica. Ma se si presenta un difetto, può essere un processo costoso. La perdita nei tubi di terra può portare a una riduzione dell'efficienza.

Anti-umidificatori

Le pompe di calore non deumidificano l'aria in inverno, ma lo fanno i tradizionali riscaldatori a gas. Non avrai bisogno di un umidificatore in inverno.

Le pompe di calore fanno il contrario in estate. Togli l'umidità dalle stanze mentre si verifica la condensa sull'evaporatore.

Sovvenzioni governative

Molti governi sono sovvenzioni per l'installazione di sistemi di pompe di calore. Lo scopo è promuovere l'uso di sistemi di riscaldamento rispettosi dell'ambiente.

Il governo irlandese ha annunciato una sovvenzione di $ 4200 nell'aprile del 2018. Solo le pompe di calore aria -acqua erano idonei per l'assistenza.

Il governo del Regno Unito ha lanciato il regime RHI, fornendo sovvenzioni pagate in sette anni. È ancora disponibile per la disponibilità. Ancora una volta, è solo per le pompe di calore aria -acqua.

Contro

Contro che le pompe di calore arrivano con:

Costoso da acquistare e installare

Le pompe di calore sono costose da installare. L'installazione costa più che l'acquisto effettivamente la pompa di calore.

Aria provenienzapompa di calore domesticaPuò costarti tra $ 2000 e $ 8000, inclusa l'installazione. Ma per la pompa di calore della sorgente di terra, i costi possono essere tra $ 12000 e $ 45000.

Inoltre, se non correttamente gestita, l'installazione potrebbe distruggere i tuoi giardini o lasciare buchi nelle pareti. Poiché molte persone si stanno convertendo in pompe di calore, affrontano questa distruzione.

Difficile da installare

L'installazione di pompe di calore è un'attività complicata. Le conoscenze tecniche sono necessarie per raggiungere la massima efficienza. Molte aziende scadenti affermano di avere esperienza nell'installazione di pompe di calore. Ma a causa della mancanza di conoscenza, la piena efficienza non viene mai raggiunta.

Una piccola perdita nel gasdotto potrebbe comportare danneggiare le pareti o la bassa pressione dell'acqua. Quindi, non andare in modo più economico in quanto questo è un processo una tantum.

Inefficiente nelle condizioni estreme

Le pompe di calore non sono raccomandate per coloro che vivono in condizioni meteorologiche estreme. Temperature molto basse significano meno calore disponibile per la pompa di calore. Quindi, continuerà a lottare e la bolletta elettrica continuerà a salire. Un sistema di riscaldamento di backup è quindi importante. Questo rende il processo molto costoso.

Quale pompa di calore è migliore per te?

Per aiutarti a decidere con la tua pompa di calore preferita e più adatta, ecco alcuni suggerimenti basati su diversi climi:

Tempo gelido tutto l'anno

Le pompe da aria a acqua o aria non sono adatte a questo clima. Il refrigerante non sarà in grado di eliminare il calore dall'aria fredda. Una pompa di calore della sorgente di terra è ideale per il riscaldamento dello spazio. Ma per l'acqua calda, dovrai avere una caldaia a combustibile. In genere, sono necessarie combo per questo tipo di clima. Quindi, non farti prendere dal panico.

I pannelli solari possono alimentare una pompa di calore della sorgente di terra.

Estati calde e inverni freddi

Aria a acquaO la pompa di calore dell'aria è la corrispondenza perfetta per questo clima. Poiché è azionamento elettricamente, può riscaldarsi a qualunque temperatura ti piaccia. Non hai bisogno di condizionatori d'aria per l'estate in quanto è reversibile.

Puoi alimentarlo con pannelli solari per ottenere zero costi di gestione.

Edifici spaziosi

Per lo spazio, la fonte di terra di riscaldamento o la fonte d'acqua è un'opzione eccellente e affidabile. Forniscono riscaldamento tutto l'anno poiché le temperature del terreno rimangono costanti. Per il riscaldamento dell'acqua, si consiglia una pompa di calore aria-acqua. Questa combinazione è onnipresente. E, naturalmente, è possibile alimentare entrambe le pompe di calore per pannelli solari, quindi zero costi di esecuzione.

Se la temperatura scende molto al di sotto dello zero, si consigliano le caldaie.

Uso industriale

In fabbriche in cui sono necessarie alte temperature, le pompe di calore della fonte di terra e dell'acqua non sono un'opzione. Per questi scopi, le pompe di calore provenienti da aria sono utili. Ci sono pompe di calore progettate appositamente per uso industriale. Possono raggiungere le temperature richieste per i materiali di fusione. I bruciatori di gas per i riscaldatori a spirale sono più costosi da funzionare in applicazioni come queste.


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