Jaký je operační princip tepelného čerpadla se vzduchovým zdrojem?

Jaký je operační princip tepelného čerpadla se vzduchovým zdrojem?

Jako efektivní, úsporné a ekologické zařízení na vytápění a chlazení, vzduchový tepelný čerpadlo zaujímá důležité postavení v oblasti moderního využívání energie. Operační princip tepelného čerpadla se vzduchovým zdrojem je založen na konceptu přenosu tepla, který chytrě využívá tepelnou energii ve vzduchu k dosažení přenosu a zlepšení energie, a má mnoho významných výhod. Následující bude podrobněji popisovat operační princip a výhody tepelných čerpadel se vzduchovým zdrojem:

Základní pracovní cyklus

Vzduchová tepelná pumpy se převážně skládá ze čtyř jádrových součástí: vypařovače, kompresoru, kondenzátoru a rozšířovacího ventilu. Pracovní proces vzduchové tepelné pumpy tvoří uzavřený cyklický systém.

1. Vypařovač - vyberání tepla

Vaporizér je klíčovou součástí pro výměnu tepla mezi tepelným čerpadlem vzduchového zdroje a vnějším vzduchem. Do vaporizéru vstupuje po roztažení a dekompresi rozšířovací ventilkem kapalný chladicí prostředek (jako například freon) s nízkou teplotou a tlakem. V této době se bod varu chladicího prostředku dramaticky sníží a rychle se ve vaporizéru varí a přechází do plynulého stavu. Protože při přechodu z kapalného do plynného stavu je třeba absorbovat velké množství tepla a teplota vzduchu okolo vaporizéru je relativně vyšší, dochází k přenosu tepla z vzduchu na chladicí prostředek, který se tak varí do plynného stavu s nízkou teplotou a tlakem, a vzduch je ochlazován. Tento proces dosahuje cíle absorbuje teplotu z vzduchu, jako by se vytahovalo zdarma teplé z "teplotního reservoáru" přírody.

2. Kompresor - zlepšení energie

Mrazivá plynná teplostní média s nízkou teplotou a tlakem, která vychází z evaporátoru, je vsávána do kompresoru, kde ji kompresor komprimuje a vykonává práci. Za silné komprese kompresorem se prudce zvyšují tlak a teplota tepelního média a stává se vysokoteplým a vysokotlakým plynem. V tomto okamžiku se významně zvyšuje energie obsažená v tepelním médii. Stejně jako při čerpání vody z nižšího místa do vyššího pomocí vodního čerpadla se zvyšuje potenciální energie vody, tak poskytuje kompresor energii tepelnému médii, aby mělo schopnost odevádat teplo do vysokoteplého prostředí.

3. Kondenzátor - uvolňování tepla  

Vysokoteplotný a vysokočlánový plynité chladivo poté vstupuje do kondenzátoru. Kondenzátor je obvykle připojen k prostoru uvnitř budovy, který je třeba zahřát (například podlahové vodníky nebo radiátory) nebo k nádrži s domácí horkou vodou. Protože teplota chladiva je vyšší než teplota vnitřního prostředí nebo vody v nádrži, proudí teplo od chladiva k vnitřnímu prostoru nebo vodě, čímž dochází ke zvýšení vnitřní teploty nebo ohřevu vody. Během tohoto procesu se plynné chladivo postupně kondenzuje a začíná tekutinou po uvolnění tepla, což dokončuje klíčový krok převozu tepla z vzduchu do místnosti nebo vody.

4. Rozšiřovací ventil - ovládání cyklu

Po tom, co tekuté chladivo vyteče z kondenzátoru, prochází rozšiřovací ventil. Úloha rozšiřovacího ventilu je omezořit a dekompresovat chladivo, čímž klesne jeho tlak i teplota a vrátí se do stavu nízké teploty a nízkého tlaku před tím, než vstoupí do evaporátoru, připravujíc se tak na další cyklus absorpce tepla v evaporátoru. Rozšiřovací ventil působí jako regulovací ventil průtoku, přesně ovládajíc průtok a tlak chladiva, aby bylo zajištěno stabilní a efektivní fungování celého systému tepelného pumpování z ovzduší.

Díky tomuto spojitému cyklu může tepelná puma z ovzduší neustále absolvovat teplo z vzduchu a zvýšit ho na vyšší úroveň teploty pro vytápění interiérů, přípravu horké vody či dosažení chlazení v létě (přepnutím směru proudění chladiva se teplo z místnosti přenáší do venkovního vzduchu).