Структура и функции теплового насоса CO2
На первый взгляд, когда речь заходит о структуре и функционировании, тепловой насос на основе CO2 практически не отличается от обычных устройств. Потому что он также имеет специальный цикл, который испаряет, сжимает, разжижает, а затем расслабляет жидкий хладагент.
- При испарении система поглощает тепловую энергию из окружающей среды. Используемый диоксид углерода, который находится в жидкой форме под высоким давлением, меняет свое состояние вещества и становится парообразным.
- Сжатие. Здесь компрессор увеличивает давление пара, что также повышает его температуру.
- Затем хладагент высвобождает поглощенную энергию через теплообменник в подключенную систему отопления и снова сжижает ее.
- Предохранительный клапан гарантирует, что он достигает своего исходного состояния, и процесс может начаться снова.
Экологически чистый и не опасный: природный хладагент CO2
По сравнению с обычными системами, у теплового насоса CO2 также есть некоторые особенности. Их можно проследить до свойств хладагента, а также повлиять на область применения технологии. Первым пунктом является высокая экологическая совместимость бесцветного газа. В замкнутых циклах CO2 не имеет потенциала разрушения озонового слоя и почти не влияет на парниковый эффект. Кроме того, среда не воспламеняется и распространена на Земле.
Соотношения высокого давления и компактный дизайн для тепловых насосов CO2
Тем не менее, физические свойства CO2 для тепловых насосов также очень особенные. Одним из примеров является очень высокая объемная охлаждающая способность. Это указывает на объемный расход, с которым возможна определенная охлаждающая способность. Благодаря высокому значению тепловые насосы CO2 достигают высоких рабочих диапазонов при низких оборотных объемных расходах. Поэтому системы могут быть построены меньше и компактнее. Однако из-за высокого давления, необходимого в связи с природным хладагентом, технология должна соответствовать особенно высоким требованиям.
CO2 тепловые насосы подходят для высоких температур
Коэффициенты высокого давления теплового насоса CO2 идут рука об руку с более высокими инвестиционными затратами. По этим причинам системы особенно полезны в больших зданиях. Примерами являются проекты жилищного строительства или промышленных предприятий. Однако в отличие от обычных тепловых насосов устройства достигают высокой температуры теплового потока, поэтому они в первую очередь подходят для высокотемпературных применений. Здесь они также выигрывают от высокой разницы температур на стороне потребителя. Это является необходимым условием для эффективной работы теплового насоса с CO2 в качестве высокотемпературного теплового насоса.
Тепловые насосы CO2 сегодня подходят для:
- использовать в больших областях производительности
- экологически чистое водяное отопление
- замена котлов в старых зданиях
Преимущества и недостатки инновационных технологий тепловых насосов
Природный углекислый газ может заменить синтетические и экологически вредные хладагенты. Он мало влияет на озон или парниковый эффект и не токсичен. Кроме того, сырье в изобилии доступно на земле. Все это говорит об экологичном и ресурсосберегающем использовании тепловых насосов CO2.
Очень высокие требования к технологии
С другой стороны, физические свойства CO2 идут рука об руку с высокими требованиями к технологии. Хотя это подходит для более высоких рабочих диапазонов, оно также должно выдерживать условия высокого давления. Кроме того, эффективность падает с разностью температур в конденсаторе. Это означает: если разброс (разница между расходом и температурой возврата) на стороне потребителя слишком мал, коэффициент производительности падает, и системы больше не работают экономически. Из-за сравнительно высоких затрат на покупку они в любом случае имеют смысл только в жилых или нежилых зданиях с высокими требованиями к теплу.