Тепловой насос на пропане вместо фреона
Тепловые насосы
Пропан (R290) в качестве хладагента для холодильных машин использовался уже достаточно давно. Основная сфера применения — промышленное холодильное оборудование в диапазоне мощностей от 50 до 200 кВт. В связи с отказом от многих популярных хлорсодержащих фреонов, а так же ужесточению норм по объему хладагента, R290 все чаще стал применяться в бытовом сегменте.
Свойства и технические требования для пропана
Пропан это абсолютно безопасный для окружающей среды газ, не имеющий запаха и цвета. Химическая формула С3Н8. Относится к группе Гидрофторуглеродов (HFC). Потенциал разрушения озона ODP = 0, потенциал глобального потепления GWP = 3.
При использовании данного хладагента не возникает проблем с выбором конструкционных материалов деталей компрессора, конденсатора и испарителя, т.к. R290 не является коррозинноактивным. Пропан хорошо растворяется в минеральных маслах.
Температура кипения при атмосферном давлении -42,1 ºС. R290 часто используют для замены опасного для озона фреона R22, не меняя конструктов холодильной установки. При этом производительность падает не более чем на 15%.
Хладагент R290 (Пропан)
Пропан имеет хорошие термодинамические показатели, позволяющие расширить температурные режимы для использования на обогрев. Однако, пропан как хладагент, имеет существенный недостаток: он легковоспламеняем и поэтому считается пожароопасным. В связи с этим необходимы усиленные меры безопасности и особые конструкции теплонасосного и холодильного оборудования.
Применение в тепловых насосах
Для тепловых насосов пропан стал использоватся сравнительно недавно в системах прямого испарения, из-за возможности закачать большой объем безвредного хладагента. Так же R290 все чаще используется в тепловых насосах воздух/вода благодаря своим хорошим термодинамическим свойствам.
Потенциал пропана в цикле теплового насоса
Как видно из графика R290 позволяет повысить рабочую температуру в системе отопления при низких температурах окружающей среды.
На данный момент несколько компаний развивают бытовую серию тепловых насосов с применением пропана. В своем арсенале тепловые насосы с R290 имеют такие бренды как Dimplex, Alpha Innotec, NIBE и Ochsner.
Тепловой насос Helitherm прямого испарения серии Natural Technology с SCOP 6.7 на выставке ISH 2017
Однако наилучших результатов добилась австрийская компания Heliotherm презентовавшая на выставке ISH 2017 тепловой насос прямого испарения серии Natural Technology. Согласно измерений производителя, COP (E4/W35) теплового насоса прямого испарения серии Natural Technology тепловой мощностью 10,6 кВт составляет рекордные 6,15. То есть из 1 кВт*час электроэнергии тепловой насос Heliotherm способен выработать более 6 кВт*час тепловой энергии.
Тепловой насос Helitherm с пропаном в качестве хладагента
ТАБЛИЦА: Характеристики новой модели теплового насоса Heliotherm серии Natural Technology прямого испарения
| Тепловые Насосы Natural Technology | SNTM 3-10 | SNTM 5-15 |
Макс. Тепловая мощность (E4 / W35) | 10,6 кВт | 15,8 кВт |
| Модулирующее (50%) Отопление (E4 / W35) | 5,5 кВт | 7,9 кВт |
| Коэффициент Преобразование Тепла COP (E4/W35) | 6,15 | 6,18 |
| SCOP (E4/W35) | 6,67 | 6,70 |
| Макс. Температура теплоносителя | 70°C | 70°C |
| Уровень шума | 51 дБ(А) | 51 дБ(А) |
| Размеры (В х Ш х Г), см | 99 х 90 х 55 | 99 х 90 х 55 |
| Вес | 125 кг | 126 кг |
При этом коэффициент сезонной эффективности SCOP достигает значения 6,67, что превышает в 1,5 значение SCOP для тепловых насосов с популярным хладагентом R407C, который используют большинство производителей.
Трудно загадывать наперед и сказать сможет ли новая технология стать массовой, но уже в скором будущем благодаря отзывам первых покупателей в Украине мы сможем убедиться в высокой эффективности тепловых насосов использующих пропан в качестве хладагента.
По материалам: https://elementum.com.ua/blog/teplovoi-nasos-s-propanom-cop-6/
Тепловой Насос SDW — варианты и возможности
Тепловой насос для преобразования геотермального тепла земли в классическом исполнении. Эта линейка бытовых тепловых насосов представляет собой преобразователи низко-потенциальной тепловой энергии в нагрев система отопления или горячего водоснабжения.
Возможны различные варианты подключения низкопотенциального источника тепла:
- Классическое подключение насоса к геотермальному контуру через промежуточный теплоноситель, например, незамерзающая циркулирующая жидкость.
- Перекачивание тепла Земли посредством DX геотермального контура непосредственного прямого испарения. В этом случае теплоносителем циркулирующим под землей является сам фреон теплового насоса.
- Подключение к открытым схемам «схемам на перелив», в которых в качестве теплоносителя используется подземные, грунтовые воды. Тепло собирается прямым контактом фреон-грунтовая вода через теплообменник (рекомендуется использование кожухотрубного теплообменника — испарителя)
- А также линейка допускает подключение внешнего воздушного блока непосредственно к системе теплового насоса в данном случае теплоносителем также будет являться фреон.
Полученный таким образом воздушный тепловой насос реализуется в виде сплит-системы, где агрегатная часть разделена с низкопотенциальным теплосборником воздушного тепла улицы, что позволяет минимизировать все тепловые потери неизбежные в моноблочном воздушном тепловом насосе.
Полученный таким образом воздушный тепловой насос реализуется в виде сплит-системы, где агрегатная часть разделена с низкопотенциальным теплосборником воздушного тепла улицы, что позволяет минимизировать все тепловые потери неизбежные в моноблочном воздушном тепловом насосе.Общим в этой базовой бытовой линейке теплового насоса является то, что он представляет собой классический холодильный цикл без всевозможных дополнительных включений и других идей. Таких как бак косвенного нагрева со встроенном перед конденсатором для прямого разогрева бака горячими парами фреона после нагнетания компрессором, реализованной в линейке SDU — … «Droid». Или в линейке SDW- … EVI теплового насоса, применение дополнительного дросселирования паров фреона для высокотемпературного нагрева в системах отопления с батареями. Такие решения, реализованные в тепловых насосах, позволяет существенно увеличить эффективность применения тепловых насосов в высокотемпературных системах отопления в первую очередь в батареи.
Тем не менее данный тепловой насос вобрал в себя все самые современные технологии и комплектующие. Это уже далеко не тот классический тепловой насос разработанный Робертом Вебером в середине 19 века. Теперь он инверторный с DC инверторным спиральным компрессором Mitsubishi. На данный момент самый эффективный способ сжатия в любых парокомпрессионной холодильной тепловых машинах. Применение ротором электродвигателя бесщеточного неодимового магнита и специально подбираемых драйвером параметров электромагнитного поля статора под каждый момент вращения позволяет избежать проскальзывание магнитного поля. Вследствие чего, двигатель и компрессор в целом не несёт никаких электрических потерь.
Кроме этого, в линейке SDW применяется также сепаратор для убирания масло из системы и скорейшего его возвращения в компрессор. А также дополнительные теплообменники для утилизации тепла, доставшегося сконденсировавшемуся фреону от системы отопления перед дросселированием, для избежания лишнего выброса тепла в низкопотенциальной холодный контур.
Суммируя вышеперечисленное с продуманной автоматизацией, грамотным русифицированным интерфейсом контроллера (со всплывающими подсказками), многочисленными способами управления работой теплового насоса: такими как погода зависимость, работа по суточным, календарным графиком, удалённое управление через интернет, и многое многое другое.
Система прямого расширения
Система прямого расширения в HVAC быстро развивается благодаря своей способности избавиться от большей части воздуховодов и трубопроводов. Популярность этой системы заключается в том, что монтажные работы стали проще, что снижает стоимость всей системы.
Система DX работает таким образом, что испаритель находится в охлаждаемом помещении. Когда хладагент в змеевике испарителя расширится, он будет охлаждать пространство, поглощая из него тепло. Примерами таких систем являются мини-сплиты, оконные кондиционеры и блочные блоки.
Преимущества системы прямого испарения
- Низкие затраты на установку.
- Простота тестирования, настройки и балансировки системы.
- Необходимое минимальное пространство на потолке или стене.
- Низкое энергопотребление.
- Низкие затраты на обслуживание.
- Можно управлять отдельной секцией без запуска всей системы в здании.
- Комфорт при различной нагрузке.
- Низкий уровень шума (NC 35).
- Хороший контроль относительной влажности.
Моноблочный кондиционер
Цикл охлаждения
Цикл охлаждения системы DX
На приведенной выше диаграмме показан цикл охлаждения системы DX с тепловым насосом. Используемый клапан представляет собой реверсивный клапан, который меняет направление потока хладагента, позволяя тепловому насосу работать на охлаждение или обогрев. Обычный клапан используется, когда требуется только система охлаждения. Этот тип системы также известен как система сжатия пара. Вот холодильный цикл системы прямого испарения.
Расширение (управление потоком)
Расширение жидкого хладагента регулируется устройством управления потоком, которым может быть терморасширительный клапан (ТРВ) или капиллярная трубка.
Ресивер расположен после компрессора, где хранится жидкий хладагент высокого давления и высокой температуры. Эта жидкость течет из ресивера через жидкостную линию к регулятору потока хладагента.
Затем высокое давление жидкости снижается до давления в испарителе, когда она проходит через регулятор расхода. Это делается для того, чтобы температура насыщения хладагента, поступающего в испаритель, была ниже охлаждаемого помещения.
Когда жидкость проходит через регулятор потока, часть жидкости испаряется, чтобы снизить температуру жидкости до температуры испарения.
Испарение (змеевик испарителя)
Жидкость испаряется при постоянной температуре и давлении в змеевике испарителя. Это происходит по мере того, как тепло для снабжения скрытой теплотой парообразования переходит из охлаждаемого пространства через стенки испарителя к испаряющейся жидкости.
Хладагент на 100 % испаряется внутри испарителя, после чего он перегревается на конечной ступени испарителя.
Давление пара не меняется.
Влага из воздуха также удаляется по мере того, как влага конденсируется на змеевике испарителя. Вода будет стекать в поддон для конденсата, расположенный под змеевиком. Затем вода сливается в канализацию путем подсоединения шланга или трубопровода к поддону. Если слив самотеком невозможен из-за ограничений при установке, для перекачки воды в канализацию используется конденсатный насос. Таким образом из помещения удаляется влажность.
Сжатие(Компрессор)
Компрессор всасывает пар из испарителя через всасывающую линию во всасывающий патрубок компрессора. Пар сжимается в компрессоре, что приводит к повышению его температуры и давления. Затем пар выпускается из компрессора в выпускную линию , которая затем поступает в змеевик конденсатора.
Конденсация (змеевик конденсатора)
Затем пар поступает в конденсатор, где тепло передается холодному воздуху, который всасывается на поверхность змеевика конденсатора вентилятором конденсатора.
Когда это происходит, температура пара падает до новой температуры насыщения, соответствующей его новому давлению. Пар конденсируется в жидкое состояние по мере того, как от него отводится больше тепла.
Когда пар выходит из змеевика конденсатора, весь пар конденсируется и подвергается дополнительному переохлаждению. Затем переохлажденная жидкость поступает в ресивер и снова готова к циркуляции. Функция ресивера заключается в хранении жидкого хладагента для обеспечения постоянной подачи жидкости в испаритель.
Низкая сторона системы прямого испарения
Низкая сторона представляет собой часть низкого давления холодильной системы. Эта часть также называется низким боковым давлением, давлением всасывания, давлением испарения или просто низким давлением. Часть состоит из:
- линия всасывания
- регулятор расхода
- испаритель
Система прямого испарения Сторона высокого давления
Сторона высокого давления – это часть высокого давления холодильной системы.
Его также называют давлением конденсации, давлением нагнетания или просто высоким давлением. Эта часть состоит из:
- Компрессор
- Линия разгрузки
- Конденсатор
- Приемник
- Liquid Line
0003
Обнаружение утечки нагрузки охлаждающей нагрузки.
Системы кондиционирования воздуха
Системы кондиционирования воздуха с непосредственным испарением – основные системы ОВКВ
Механическое охлаждение
Нажмите кнопку воспроизведения в следующем аудиоплеере, чтобы слушать, пока вы читаете этот раздел.
, или охлаждение DX, использует принципы для передачи тепла из одной области в другую через и из , которая служит средой, через которую тепло улавливается и отводится из одной области и выделяется в другой.
используют этот механизм для перемещения тепла из помещения наружу, что означает, что система кондиционирования воздуха должна иметь компонент, установленный внутри помещения или зоны для сбора тепловой энергии, и еще один компонент снаружи помещения для отдачи этой тепловой энергии в окружающую среду.
Холодильники и морозильники используют прямоточное охлаждение для отвода тепловой энергии изнутри морозильника наружу. В них используются те же компоненты, что и в системе кондиционирования воздуха, но в меньшем масштабе и с более низкими температурами.
Любая система охлаждения DX состоит из четырех основных компонентов, а также теплопоглощающей среды, часто называемой хладагентом, которые регулируют передачу тепловой энергии, создавая и 9Дифференциалы 0140, необходимые для прямого охлаждения:
- , который представляет собой среду, протекающую через систему, собирающую и рассеивающую тепло в различных областях;
- Модель , представляющая собой нагрузку от электродвигателя и обеспечивающая подачу энергии для движения хладагента по системе;
- , который собирает тепло из помещения и способствует кипению хладагента;
- Модель , рассеивающая тепло в окружающую среду, позволяя хладагенту вернуться в жидкое состояние;
- , который действует как регулятор между сторонами высокого и низкого давления в системе и обеспечивает падение давления и температуры, необходимое для облегчения охлаждения DX.
Вся система образует замкнутый контур и приводится в действие компрессором с приводом от двигателя. Это устройство поставляет энергию, приводящую в действие систему охлаждения, и обычно представляет собой однофазный электрический двигатель.
Компрессор приводит в действие следующий наиболее важный компонент, хладагент, по всей системе. Хладагент должен иметь свойство кипеть при температуре ниже комнатной. В настоящее время используется несколько разновидностей хладагентов, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами, но все они имеют общую черту испарения при низких температурах. Именно свойство изменять фазу, т. е. кипеть, при низких температурах позволяет хладагенту максимизировать свою способность поглощать тепловую энергию из помещения или области.
Двумя компонентами, облегчающими передачу тепла к хладагенту или от него, являются испаритель, расположенный в охлаждаемом помещении, и конденсатор, расположенный в месте, где может рассеиваться тепло, обычно за пределами здания.
Большая часть тепловой энергии рассеивается в конденсаторе, и для передачи тепла воздух, окружающий змеевик конденсатора, должен иметь более низкую температуру, чем хладагент. Вот почему компрессор повышает температуру и давление хладагента, обеспечивая тем самым достаточный градиент тепла между наружным воздухом и хладагентом.
Между конденсатором и испарителем находится расширительный клапан, который регулирует давление хладагента. Позволяя хладагенту расширяться, мы увеличиваем пространства, которое может занимать газ, и, таким образом, уменьшаем количество столкновений атомов. Это приводит к снижению кинетической тепловой энергии.
[латекс]\текст{Температура}=\dfrac{\текст{Давление}}{\текст{Объем}}[/латекс]
Поскольку расширительный клапан снижает давление газа, позволяя ему расширяться в больший объем впускной трубы, питающей испаритель, температура хладагента снижается. Вот как мы можем активно делать что-то холоднее комнатной температуры.
Хладагенты имеют достаточно низкую температуру кипения, чтобы испаряться и превращаться в газ при комнатной температуре.