ヒートポンプの働き

ヒートポンプは、空気からエネルギーを抽出して空間を加熱または冷却する機械です。このプロセスは、空間調整と呼ばれます。ヒートポンプは逆熱機関として機能し、寒い場所から熱を取り出して暖かい場所に移します。この記事は、ヒート ポンプの働きとヒート ポンプの種類についても知るのに役立ちます。

ヒートポンプとは?

ヒート ポンプは、外部仕事を使用して低温の貯留層から熱を抽出し、高温の貯留層に熱を与える機械装置です。ヒート ポンプは、熱力学の第 2 法則によって設定されるのと同じ制限を受けるため、カルノー サイクルを使用して最大効率を計算できます。ヒート ポンプは、通常、単位作業入力あたりの高温リザーバーに供給されるエネルギー項目の数であるパフォーマンス係数によって区別されます。

ヒートポンプの働き

加熱サイクル

• 液体冷媒は、蒸発器で外気から熱を吸収してガスに変換します。
• 冷媒はコンプレッサーを通過し、ガスの圧力を高めて温度を上昇させます。
• 暖かいガスは、加熱される空間内の凝縮器コイルを通過します。ガスは部屋よりも高温であるため、部屋に熱を伝達し、凝縮して液体に戻ります。
• 最後に、液体は圧力を下げて冷却するバルブを通って逆流します。

冷却サイクル

• 蒸発器内の冷たい冷媒が、暑い部屋から熱を吸収し、部屋を冷やします。
• その後、冷媒をコンプレッサーに通すことで温度が上昇します。

• 凝縮器コイルを介して拡散し、外気に熱を伝えます。
• 次に、圧力を下げるために広がり、部屋の温度を下げるために冷やします.

効率係数

ヒートポンプの性能を表すには、必要な仕事に対する熱出力の比率が使用されます。この値は基本的に、どれだけの冷却または加熱が行われたかを表します。この比率は成績係数 (K) と呼ばれ、次の式で表されます。

K =熱 / 電気、

これにより、熱係数は次のようになります:

K =Q_H / W_in

冷却の方程式は

K =Q_C / W_in

どこで、

W は電気としての入力仕事

Q_H 部屋を暖めるための熱入力です

Q_C は、部屋を冷やすために部屋から放出される熱です。

ヒート ポンプの値が高いほど、ヒート ポンプはエネルギーを効率的に伝達できます。

ヒートポンプの種類

地熱ヒートポンプ

地中熱ヒート ポンプとも呼ばれる地熱ヒート ポンプは、土壌または地下水から熱流体 (不凍液を含む水) を移送するためによく使用されます。地熱ヒートポンプの設置費用はかなり高いです。このヒート ポンプは、地中に埋設された配管のグランド ループを介して、暑い地域から地中に熱を伝達することにより、建物を冷却するために使用できます。

水源ヒートポンプ

このヒート ポンプの動作は、地中熱源ヒート ポンプに似ています。ただし、熱は地面ではなく水域から補充されます。このポンプの主な要件は、水域がユニットの冷却効果に耐えるのに十分な大きさであり、凍結したり悪影響を与えたりしないことです。

空気熱源ヒートポンプ

空気熱源ヒート ポンプによって 2 つの熱交換器間で熱が伝達されます。通常、1 つの熱交換器が建物の外側に取り付けられ、フィンが取り付けられており、ファンの助けを借りて内部に空気を吹き込むことができます。

排気ヒートポンプ

排気ヒートポンプは、機械換気に使用されます。排気ヒートポンプには次の 2 種類があります。

ソーラーアシストヒートポンプ

このタイプのヒートポンプには 2 つのシステムが組み込まれています。 1 つのシステムにはヒート ポンプがあり、もう 1 つのシステムには熱ソーラー パネルがあります。この場合、太陽熱パネルは低温熱源として機能します。生成された熱は、ヒート ポンプの蒸発器に送られます。

結論

ヒートポンプは、場所を暖めたり冷やしたりするために使用されます。これらのシステムは、空気からエネルギーを受け取り、それを変換して温度を変化させます。この記事では、ヒートポンプの働きについて説明します。稼働中のヒート ポンプの効率係数が高ければ、それは優れたヒート ポンプであると見なされます。