Šilumos siurbliai

Šilumos siurblio veikimo principas Šiluma natūraliai „teka“ iš aukštesnės temperatūros aplinkos į žemesnės temperatūros aplinką. Šilumos siurblys yra technologija, kuri,panaudodama sąlyginai nedidelį kiekį aukštos kokybės energijos (elektros energijos, aukštos temperatūros šilumos), priverčia šilumą „tekėti“ priešinga kryptimi. Tokiu būdu šilumos siurbliai paima šilumą iš aplinkos (aplinkos oro, gruntinio vandens, nuotėkų) ir panaudoja ją patalpoms šildyti. Teoriškai šilumos kiekis, tiekimas šilumos siurblių, yra lygus šilumos kiekio, paimamo iš aplinkos ir sunaudotos aukšto potencialo energijos sumai . Paprasčiausi šilumos siurbliai, sunaudodami 20-40 kWh elektros energijos, pateikia apie 100 kWh šilumos pastatų šildymui ir karštam vandeniui ruošti. Pramoniniai šilumos siurbliai yra netgi dar efektyvesni. Taigi, šilumos siurblių technologija leidžia panaudoti elektros energiją pačiu efektyviausiu įmanomu būdu Dažniausiai pasitaikantys pastatų šildymui pritaikyti šilumos siurbliai veikia garo kompresijos principu. Šie šilumos siurbliai yra sudaryti iš 4 pagrindinių elementų: kompresoriaus, išsiplėtimo vožtuvo ir dviejų šilumokaičių (garintuvo ir kondensatoriaus).Visi šie elementai yra sujungti į uždarą žiedą, kuriuo cirkuliuoja lakus skystis – šaldymo agentas. Garintuve šaldymo agento temperatūra yra palaikoma žemesne už aplinkos, ko pasekoje šiluma yra paimama iš aplinkos, o šaldymo agentas išgaruoja. Tada šaldymo agentas kompresoriaus pagalba yra suspaudžiamas, pakeliant agento slėgimą ir temperatūrą. Karštas šaldymo agento garas patenka į kondensatorių, kur atiduoda šilumą naudingais (patalpų, vandens šildymo) tikslais ir susikondensuoja. Aukšto slėgio šaldymo agento skystis išsiplečia, praeidamas per išsiplėtimo vožtuvą, , krenta jo temperatūra ir slėgis. Tada jis vėl nukreipimas į garintuvą. Kompresorius paprastai dirba varomas elektros variklio pagalba, tačiau kartais ir vidaus degimo variklio pagalba. Šilumos siurblio efektyvumas Paprastai garo kompresijos principu veikiančių elektrą naudojančių šilumos siurblių efektyvumas yra įvertinamas, naudojant COP (Coefficient of Performance) koeficientu. COP parodo šilumos siurblio pateiktos ir sunaudotos energijos santykius. Žemiau pateiktame grafike parodytas idealaus šilumos siurblio COP priklausomybė nuo „temperatūros pakėlimo“ lygio, žemo potencialo šilumos šaltiniui esant lygiam 0oC. Realaus ir idealaus COP koeficientų santykis yra išreiškimas Karno efektyvumu. Nedidelių šilumos siurblių Karno efektyvumas yra maždaug 0,3-0,5, kai tuo tarpu didelių efektyvių šilumos siurblių siekia 0,5-0,7. Šilumos siurblio darbo efektyvumas priklauso nuo daugelio faktorių: • Klimato – metinių šilumos poreikių ir pikinių šilumos poreikių • Šilumos šaltinio temperatūros, šilumnešio pastato šildymo sistemoje temperatūros • Papildomų įrengimų elektros energijos suvartojimų (siurbliai, ventiliatoriai, kt) • Šilumos siurblio techninio lygio • Šilumos siurblio dydžio, lyginant su šilumos poreikiu ir šilumos siurblio eksploatacijos sąlygų • Šilumos siurblio reguliavimo sistemos COP koeficientas parodo momentinį šilumos siurblio efektyvumą prie tam tikrų sąlygų. Tuo tarpu sezoninį efektyvumą parodo SPF (Seasonal Performance Factor) koeficientas. Tai per metus šilumos siurblio patiektos šilumos ir metinių energijos sąnaudų santykis, įvertinant kintamą šilumos poreikį, šilumos šaltinio ir patiektos šilumos temperatūrų svyravimus, energijos poreikius garintuvo atitirpinimui nuo ledo. Šilumos šaltiniai Šilumos siurblių techniniai ir ekonominiai darbo rodikliai labai priklauso nuo žemo potencialo šilumos šaltinio. Idealus šilumos siurbliams yra viso šildymo sezono metu pastoviai pakankamai aukštos temperatūros, pakankamame kiekyje, neužterštas ir neagresyvus šilumos šaltinis, kurio panaudojimas nereikalauja didelių kapitalinių ir eksploatacinių išlaidų. Dažniausiai naudojami šilumos šaltiniai: • Lauko oras (temperatūra -10 - 15oC) Lauko oras yra neriboto kiekio ir visur prieinamas, todėl plačiausiai šilumos siurblių naudojamas šilumos šaltinis. Deja, krentant lauko oro temperatūrai, šilumos siurblio efektyvumas staigiai mažėja, kadangi auga garavimo ir kondensavimosi temperatūrų skirtumas , auga elektros poreikiai garintuvo periodiškam atitirpinimui nuo ledo. Todėl vidutinis metinis šilumos siurblių, išnaudojančių lauko orą kaip šilumos šaltinį, efektyvumas (SPF), lyginant su šilumos siurbliais, panaudojančiais grunto šilumą, yra 10-30% žemesnis. • Šalinamas oras (temperatūra 15 - 25oC) Dažnai naudojamas šilumos šatinis komerciniuose pastatuose, kur yra mechaninė oro ištraukiamoji ventiliacija. Šilumos siurblys paima šilumą iš šalinamo oro ir perduoda pastato/vandens šildymui. Reikalingas pastovus ventiliacijos sistemos darbas. Kartais kombinuojamo sistemos, galinčios panaudoti tiek lauko orą, tiek šalinamą orą kaip šilumos šaltinį. • Gruntinis vanduo (temperatūra 4 – 10oC) Gruntinį vandenį kaip pastovios temperatūros šilumos šaltinį galim panaudoti beveik visur. Gali būti uždaro arba atviro ciklo. Atviro ciklo sistemose grunto vanduo po garintuvo yra nukreipiamas atgal į gruntą arba išpilamas į paviršinius vandenis. Naudojant tokią sistemą, reikia atsižvelgti į užšalimo, korozijos, šilumokaičių užkalkėjimo faktorius. Naudojant uždarą sistemą, vanduo yra cirkuliuojamas uždaru ratu. Gruntinių vandenų panaudojimas gali būti ribojamas aplinkosauginiais motyvais. • Gruntas (temperatūra 0 - 10oC) Grunto šilumos panaudojimas gali būti tiesioginis (šaldymo agentui garuojant vamzdžiuose, išvedžiotuose grunte) arba netiesioginis (šilumą nuo grunto garintuvui pernešant vandens –druskos mišiniu, glikoliu ir pan.). Šilumos, paimamos iš grunto, kiekis priklauso nuo klimatinių savybių bei grunto drėgmės. • Ežero arba jūros vanduo (temperatūra 3 - 8oC) Iš esmės labai geras šilumos šaltinis, kurio pagrindinis trūkumas – žema temperatūra šaltuoju metų laiku ir dėl to atsirandantis garintuvo apšalimo pavojus. • Uolienos (temperatūra 3 - 8oC ) Naudojamas kaip šilumos šaltinis, nesant gruntinio vandens. Paprastai daromi 100-200 metrų gręžiniai, į juos leidžiami vamzdynai, kuriais cirkuliuoja vandens-druskos, glikolio mišinys. Dėl didelių investicijų, reikalingų šio šilumos šaltinio panaudojimui, naudojamas tik stambiuose komerciniuose pastatuose. • Kanalizacija, nuotekos (temperatūra >10oC) Šilumos šaltinis, charakterizuojamas sąlyginai aukšta ir pastovia temperatūra . Dažniausiai panaudojama valyta ir nevalyta kanalizacija, pramoniniai srautai, pramonėje arba elektros generavime naudojamas aušinantis vanduo. Šio šilumos šaltinio naudojimą pasatų šildymui dažniausiai riboja nemaži atstumai nuo šilumos šaltinio iki vartotojų bei nedideli šilumos kiekiai. Šaldymo agentai Garo kompresijos principu veikiančiuose šilumos siurbliuose naudojami šaldymo agentai: • CFC-12 Žemos ir vidutinės temperatūros šilumos siurbliams (iki 80oC) • CFC-114 Aukštos temperatūros šilumos siurbliams (iki 120oC) • R-500 Vidutinės temperatūros šilumos siurbliams (iki 80oC) • R502 Žemos ir vidutinės temperatūros šilumos siurbliams (iki 55oC) • HCFC-22 visi žemos temperatūros šilumos siurbliai (iki 55oC) CFC (chluorofluorokarbonatiniai) šaldymo agentai, patekę į aplinką daro didelę žalą ozono sluoksniui ir prisideda prie globalinio klimato atšilimo poveikio. Šių šaldymo agentų naudojimas naujai projektuojamuose šilumos siurbliuose yra uždraustas. Jų naudojimas egzistuojančiuose įrengimuose yra leidžiamas, tačiau,mažėjant jų populiarumui, jie tampa vis brangesni. Prie šių šaldymo agentų priskiriami R-11, R-12, R-13, R-113, R-114, R-115, R-500, R-502, r-13B1 šaldymo agentai. HCFC (hidrochluorofluorokarbonatiniai) šaldymo agentai yra irgi žalingi aplinkai, tačiau jų daroma žala yra kur kas mažesnė, lyginant su CFC šaldymo agentais. Juos leidžiama naudoti, modernizuojant egzistuojančius įrengimus, tačiau neleidžiama naudoti naujuose įrengimuose. Prie šių šaldymo agentų priskiriami R-22, R-401 R-402, R-403, R-408, R-409 šaldymo agentai. Numatoma, kad iki 2020 metų šie šaldymo agentai daugiau nebus naudojami išsivysčiusiose šalyse. HFC (hidrofluorokarbonatiniai) šaldymo agentai laikomi perspektyviais alternatyviais šalinamiems šaldymo agentams. Šiuose šaldymo agentuose nėra chloro. Prie šių agentų priskiriami R-134a, R-152a, R-32, R-125, R-507. Populiariausias HFC 134a šaldymo agentas savo termofizinėmis savybėmis panašus į CFC-12 šaldymo agentą. COP koeficientas, šilumos siurbliams dirbant su HFC134a agentu, yra praktiškai toks pats, kaip ir dirbant su CFC-12 agentu. Efektyvumas kiek krenta, esant žemai (

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!