26. Тепловые насосы. Особенности конструкции и применения.

Отдельные сферы применения холодильной техники характеризуются се­зонностью потребности в холоде. Периодичность исполь­зования их определяет и трудности возврата вложенного капитала. Расширить область и сезонность применения холодильных машин мож­но путем трансформации их в тепловые насосы.

Главной особенностью парокомпрессорного теплового насоса, отличающего его от холодильной машины, является наличие четырехходового клапана или другого устройства, позволяющего изменять направление циркуляции хладоагента. В теплый период года холодильный агент после компрессора поступа­ет в наружный блок, и холодильная машина работает по обычному циклу, т.е. в режиме охлаждения помещения. Внутренний блок используется в каче­стве испарителя. При снижении температуры наружного воздуха к уровню, близкому к уровню температур начала отопительного сезона, или при нали­чии необходимости обогрева помещения с помощью четырехходового крана направление циркуляции хладоагента нужно изменить на противоположное. В этом случае функциональное назначение наружного и внутреннего блоков поменяется. Теплые пары хладоагента после компрессора поступают во внут­ренний блок и при обдуве теплообменника отдают теплоту внутреннему воз­духу. Внутренний блок в этом случае работает уже не в режиме охладителя, а в режиме воздушно-отопительного агрегата. Отвод теплоты от хладоагента в этом блоке сопровождается его конденсацией. После дросселированияхладо­агента в капиллярной трубке его.температура снижается, далее он поступают в наружный блок. Температура парожидкостной фазы хладоагента после дрос­селирования ниже температуры наружного воздуха. Поэтому при кипении он забирает теплоту от наружного воздуха.

Холодильные машины, работающие по рассмотренному здесь циклу с из­менением направления циркуляции хладоагента, называются реверсивными, или тепловыми насосами.

Отличия теплового насоса от холодильной машины:

1. Наличие устройства для переключения направления циркуляции хладоа­гента

2. Теплообменниками должны иметь теплопередающую поверхность, достаточную для работы и в режиме конденсатора, и в режиме испарителя.

3. Следующее отличие состоит в том, что дросселирующее устройство при изменении направления циркуляции хладоагента не должно менять пропускную способность. Характерным примером такого дросселирующего устройства является капиллярная трубка. Она имеет одинаковые параметры проточной части при обоих направлениях движения хладоагента.

4. Холодильные машины работают преимущественно в циклическом режиме. После останова компрессора в испарителе находится некоторый объем жид­кой фазы хладоагента. Если испаритель находится выше компрессора, то под действием силы тяжести хладоагент может стекать и накапливаться в комп­рессоре или в подводящих каналах. Последующий пуск компрессора, запол­ненного жидкимхладоагентом, приводит квозникновению гидравлического удара и к выходу его из рабочего состояния. Для предотвращения этого явления перед компрессором устанавливается емкость для приема жидкой фазы (отделитель жидкой фазы) или гидравлическая петля на пути возможного стока хладоагента из испарителя к компрессору. В условиях работы теплово­го насоса появляются уже два возможных направления стока хладоагента к компрессору.

5. В холодильных машинах теплоизо­ляции подлежат все трубопроводы.

Классифицируются тепловые насосы по тем же принципам и показате­лям, что и холодильные машины. Действительные циклы тепловых насосов такие же, как и у парокомпрессорных холодильных машин. Однако энергети­ческие потери у них меньше, чем у холодильных машин. Это связано с тем, что потери в основном трансформируются в теплоту, которая полезно переда­ется в конденсаторе нагреваемой среде.

ПРИМЕНЕНИЕ. Тепловые насосы используют для нужд отопления зданий (особенно в усло­виях круглогодичного кондиционирования воздуха), при опреснении воды, для технологических нужд, в системах горячего водоснабжения.Наибольший эффект получают при комбинированном использовании теп­ловых насосов. Например, при охлаждении катка в спортивных сооружениях и использовании теплоты конденсатора для подогрева воды в бассейне, для охлаждения и пастеризации молока на молокозаводах. Особенно эффективно комплексное применение установок, если одновременно есть баланс потребно­сти и производительности теплового насоса по теплоте и холоду. В таких случаях не требуется применение дополнительных источников. Эффективен и другой тип комбинированного применения тепловых насосов, который харак­терен для систем кондиционирования воздуха. В теплый период установкаработает на охлаждение помещения, при снижении температуры наружного: воздуха переводится на режим отопления.