เทคโนโลยีปั๊มความร้อน -ข่าว-94

เทคโนโลยีปั๊มความร้อน

ความร้อนจะไหลตามธรรมชาติจากอุณหภูมิที่สูงกว่าไปยังอุณหภูมิต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ปั๊มความร้อนสามารถบังคับให้ความร้อนไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม โดยใช้พลังงานขับเคลื่อนที่มีคุณภาพสูงในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย (ไฟฟ้า เชื้อเพลิง หรือความร้อนเหลือทิ้งที่มีอุณหภูมิสูง) ดังนั้นปั๊มความร้อนจึงสามารถถ่ายเทความร้อนจากแหล่งความร้อนธรรมชาติในบริเวณโดยรอบ เช่น อากาศ พื้นดิน หรือน้ำ หรือจากแหล่งความร้อนที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ของเสียจากอุตสาหกรรมหรือครัวเรือน ไปยังอาคารหรือการใช้งานในอุตสาหกรรมได้ปั๊มความร้อนสามารถใช้สำหรับการทำความเย็นได้เช่นกัน โดยความร้อนจะถูกถ่ายเทไปในทิศทางตรงกันข้าม จากส่วนที่ต้องการทำความเย็นไปยังบริเวณโดยรอบที่มีอุณหภูมิสูงกว่า บางครั้งความร้อนส่วนเกินที่ได้จากการทำความเย็นจะถูกนำไปใช้เพื่อตอบสนองความต้องการความร้อนที่เกิดขึ้นพร้อมกัน.

เพื่อที่จะถ่ายเทความร้อนจากแหล่งความร้อนไปยังตัวดูดซับความร้อน จำเป็นต้องใช้พลังงานภายนอกเพื่อขับเคลื่อนปั๊มความร้อน ในทางทฤษฎี ความร้อนทั้งหมดที่ปั๊มความร้อนส่งมอบจะเท่ากับปริมาณความร้อนที่ถูกดึงออกจากแหล่งความร้อน บวกกับปริมาณพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อน ปั๊มความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสำหรับการทำความร้อนในอาคารโดยทั่วไปจะส่งมอบความร้อน 100 กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยใช้ไฟฟ้าเพียง 20-40 กิโลวัตต์ชั่วโมงปั๊มความร้อนอุตสาหกรรมหลายรุ่นสามารถให้ประสิทธิภาพที่สูงยิ่งขึ้น และจ่ายความร้อนในปริมาณเท่าเดิมโดยใช้ไฟฟ้าเพียง 3-10 กิโลวัตต์ชั่วโมงเท่านั้น.

เนื่องจากปั๊มความร้อนใช้พลังงานหลักน้อยกว่าระบบทำความร้อนแบบดั้งเดิม จึงเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการลดการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) อย่างไรก็ตาม ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวมของปั๊มความร้อนไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตไฟฟ้าเป็นอย่างมากปั๊มความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากแหล่ง เช่น พลังงานน้ำหรือพลังงานหมุนเวียน ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญมากกว่าการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน น้ำมัน หรือก๊าซ.

ปั๊มความร้อนสองประเภทหลัก
ปั๊มความร้อนเกือบทั้งหมดที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันล้วนแต่ใช้หลักการของการอัดไอหรือการดูดซับ ทั้งสองหลักการนี้จะถูกกล่าวถึงโดยสังเขปในสองส่วนต่อไปนี้.

ในทางทฤษฎี การสูบความร้อนสามารถทำได้โดยใช้หลายวัฏจักรและกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์มากขึ้น ซึ่งรวมถึงวัฏจักรสเตอร์ลิงและวิลเลอเมียร์ วัฏจักรเฟสเดียว (เช่น กับอากาศ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือก๊าซเฉื่อย) ระบบการดูดซับของแข็ง-ไอ ระบบไฮบริด (โดยเฉพาะการรวมวัฏจักรการอัดไอและการดูดซับ) และกระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้าและอะคูสติก บางส่วนของกระบวนการเหล่านี้กำลังเข้าสู่ตลาดหรือได้บรรลุความสมบูรณ์ทางเทคนิคแล้ว และอาจกลายเป็นสิ่งสำคัญในอนาคต.

การดูดซึม
ปั๊มความร้อนแบบดูดซับทำงานด้วยพลังงานความร้อน ซึ่งหมายความว่าความร้อนแทนที่จะเป็นพลังงานกลถูกนำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนวงจร ปั๊มความร้อนแบบดูดซับสำหรับการปรับอากาศมักใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง ในขณะที่การติดตั้งในภาคอุตสาหกรรมมักใช้ไอน้ำแรงดันสูงหรือความร้อนเหลือทิ้งเป็นพลังงานขับเคลื่อน.

ระบบดูดซับใช้ความสามารถของของเหลวหรือเกลือในการดูดซับไอของของไหลทำงาน คู่การทำงานที่พบมากที่สุดสำหรับระบบดูดซับคือ:

• น้ำ (ของไหลทำงาน) และลิเทียมโบรไมด์ (สารดูดซับ); และ

• แอมโมเนีย (ของไหลทำงาน) และน้ำ (สารดูดซับ).

ในระบบดูดซับ การอัดของของไหลทำงานจะเกิดขึ้นทางความร้อนในวงจรสารละลายซึ่งประกอบด้วยเครื่องดูดซับ ปั๊มสารละลาย เครื่องกำเนิด และวาล์วขยายตัว ดังแสดงในรูปที่ 3 ไอน้ำความดันต่ำจากเครื่องระเหยจะถูกดูดซับในสารดูดซับ กระบวนการนี้จะสร้างความร้อน สารละลายจะถูกปั๊มไปยังความดันสูงแล้วเข้าสู่เครื่องกำเนิด ซึ่งของไหลทำงานจะถูกทำให้เดือดด้วยแหล่งความร้อนภายนอกที่อุณหภูมิสูงของไหลทำงาน (ไอ) จะถูกควบแน่นในเครื่องควบแน่น ในขณะที่สารดูดซับจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องดูดซับผ่านวาล์วขยายตัว.

ความร้อนถูกดึงออกจากแหล่งความร้อนในเครื่องระเหย ความร้อนที่มีประโยชน์จะถูกปล่อยออกมาในอุณหภูมิปานกลางในเครื่องควบแน่นและในเครื่องดูดซับ ในเครื่องกำเนิดความร้อนอุณหภูมิสูงจะถูกจ่ายเพื่อดำเนินกระบวนการ อาจต้องใช้ไฟฟ้าเล็กน้อยในการทำงานของปั๊มสารละลาย.

สำหรับหม้อแปลงความร้อน ซึ่งผ่านกระบวนการดูดซับเช่นเดียวกันสามารถยกระดับความร้อนของเสียได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งความร้อนภายนอก โปรดดูที่หัวข้อเกี่ยวกับปั๊มความร้อนในอุตสาหกรรม.