Eine Wärmepumpe ist eine Maschine oder Gerät, das Thermalenergie von einer Position, genannt die "Quelle" überträgt, die bei einer niedrigeren Temperatur, zu einer anderen Position genannt das "Becken" oder "Hitzebecken" ist, das bei einer höheren Temperatur ist. So bewegen Wärmepumpen Thermalenergie gegenüber der Richtung, die sie normalerweise überflutet. Während Kompressor-gesteuerte Klimaanlagen und Gefrierschränke Beispiele von Wärmepumpen sind, bezieht der Begriff "Wärmepumpe" gewöhnlich der Kühlung nicht gewidmete Geräte ein.

Während der Operation einer Wärmepumpe muss etwas von der Thermalenergie in einen anderen Typ der Energie vor dem Wiedererscheinen als Hitze im Hitzebecken umgestaltet werden. Die Wärmepumpe verwendet mechanische Arbeit oder eine Quelle der thermodynamischen Arbeit (wie so viel Hoch-Temperaturhitzequelle, die Hitze zerstreut, um Temperaturen zu senken), um die gewünschte Übertragung der Thermalenergie von der Quelle zu vollbringen, zu sinken.

Eine Wärmepumpe bewegt immer Thermalenergie in der entgegengesetzten Richtung von der Temperatur. Eine Wärmepumpe, die einen temperaturkontrollierten Raum aufrechterhält, kann entweder Heizung oder das Abkühlen, abhängig davon zur Verfügung stellen, ob die Umgebung kühler oder wärmer ist als der bedingte Raum. Selbst wenn eine Wärmepumpe für die Heizung verwendet wird, verwendet sie noch denselben grundlegenden Kühlungstyp-Zyklus, um den Job zu tun (bloß Operation ändernd, so dass das warme Ende des Geräts innerhalb des bedingten Raums ist, sie heizend). Wenn verwendet, in der Heizung ziehen Wärmepumpen Hitze von der Luft oder vom Boden.

Wenn Wärmepumpen verwendet werden, um Heizung zur Verfügung zu stellen, werden sie verwendet, weil weniger gekaufte Energie erforderlich ist als das direkte Verwenden des Brennstoffs oder der Elektrizität, um Hitze zu machen. Die Wärmepumpe verwendet eine Thermalenergie von der Umgebung für einen Teil der gelieferten Heizung, die "Leistungsfähigkeit" des Prozesses vergrößernd. Solche Wärmepumpen, die immer Heizung von Räumen zur Verfügung stellen, können in Klimas gefunden werden, dass nie, oder selten, das Abkühlen verlangen.

In der Klasse von "reversiblem Kreisprozess Wärmepumpe" Geräten, die entworfen sind, um in jeder Thermalrichtung zu arbeiten, funktioniert das Gerät einfach in einem Weg, der sich ändert, welche Rolle der Kondensator ist, und welche Rolle der Evaporator ist, anstatt das Gerät physisch umzudrehen. Solch ein Schalter in der Funktion wird normalerweise durch eine "Umkehren-Klappe erreicht." Wärmepumpen des reversiblen Kreisprozesses werden häufig in der Versorgung des Bauraums gesehen, der in hohen Breite-Klimas heizt, die viel wärmer sind als bequem in einer Jahreszeit, aber kälter in einer anderen Jahreszeit. In der Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) Anwendungen, bezieht sich der Begriff Wärmepumpe gewöhnlich auf solch ein leicht umkehrbares Kühlungsgerät der Dampf-Kompression, das eine Umkehren-Klappe und optimierte Hitzeex-Wechsler einschließt, so dass die Richtung des Thermalenergieflusses ohne Verlust der Leistungsfähigkeit geändert werden kann.

Übersicht

Wärmepumpen sind in der Lage, Thermalenergie von einer Umgebung bis einen anderen, und in jeder Richtung zu bewegen. Das erlaubt der Wärmepumpe, Thermalenergie in einen besetzten Raum effektiv zu bringen, oder es wegzunehmen. In der Praxis wird das immer in der entgegengesetzten Richtung eines Temperaturanstiegs getan. Eine Wärmepumpe arbeitet auf dieselbe Weise wie eine gewöhnliche Klimaanlage (A/C), der selbst ein Typ der Wärmepumpe ist. In der sich erwärmenden Weise für einen Raum kehrt eine Wärmepumpe effektiv eine Kühlungseinheit um, so dass der warme Heizkörper innerhalb des Raums, aber nicht draußen ist.

In der klassischen Thermodynamik wird Hitze als eine Bewegung der Energie in der Richtung auf einen Thermalanstieg definiert, und in diesem strengen Sinn ist eine "Wärmepumpe" misnamed, da definitionsgemäß klassische Hitze nicht bewegt oder vom kälteren bis wärmere Temperaturen gepumpt werden kann. Tatsächlich wird etwas von der durch Wärmepumpen bewegten Energie in der Form der thermodynamischen Arbeit, und häufig mechanischen Arbeit (eine schmalere Definition der Arbeit), und nicht als Hitze bewegt. Jedoch, da die Wirkung etwas dasselbe ist (Thermalenergie verschwindet in einem Platz und erscheint in einem anderen wieder), das Gerät hat seinen Namen in die lose Analogie gewonnen.

Ein Wärmepumpe-Gebrauch, den eine Zwischenflüssigkeit ein Kühlmittel genannt hat, das Hitze absorbiert, wie es verdampft und die Hitze veröffentlicht, wenn es kondensiert wird. Es verwendet einen Evaporator, um Hitze aus einem besetzten Raum zu absorbieren, und weist diese Hitze zur Außenseite durch den Kondensator zurück. Das Kühlmittel fließt außerhalb des zu bedingenden Raums, wo der Kondensator und Kompressor gelegen werden, während der Evaporator innen ist. Der Schlüsselbestandteil, der eine Wärmepumpe verschieden von einer Klimaanlage macht, ist die Umkehren-Klappe. Die Umkehren-Klappe berücksichtigt die Fluss-Richtung des zu ändernden Kühlmittels. Das erlaubt der Hitze, in jeder Richtung gepumpt zu werden.

• In der Heizung der Weise wird die Außenrolle der Evaporator, während der Innen-der Kondensator wird, der die Hitze vom Kühlmittel absorbiert und sich zur Luft zerstreut, die dadurch fließt. Die Luft draußen sogar an 0 °C (oder bei jeder Temperatur über der absoluten Null) hat Hitzeenergie darin. Mit dem Kühlfließen in der entgegengesetzten Richtung absorbiert der Evaporator (Außenrolle) die Hitze von der Luft und bewegt es innen. Sobald es Hitze aufnimmt, wird es zusammengepresst und dann an den Kondensator (Innenrolle) gesandt. Die Innenrolle spritzt dann die Hitze in den Luftdressierer ein, der die erhitzte Luft überall im Haus bewegt.
• In der kühl werdenden Weise ist die Außenrolle jetzt der Kondensator. Das macht die Innenrolle jetzt den Evaporator. Die Innenrolle ist jetzt der Evaporator im Sinn, dass es dabei ist, verwendet zu werden, um die Hitze aus dem beiliegenden Raum zu absorbieren. Der Evaporator absorbiert die Hitze von innen, und bringt sie in den Kondensator, wo sie in die Außenluft zurückgewiesen wird.

Betriebsgrundsätze

Da die Wärmepumpe oder der Kühlschrank einen bestimmten Betrag der Arbeit verwenden, um das Kühlmittel zu bewegen, ist der Betrag der auf der heißen Seite abgelegten Energie größer als genommen von der kalten Seite. Ein allgemeiner Typ der Wärmepumpe arbeitet durch die Ausnutzung der physikalischen Eigenschaften eines flüchtigen Abdampfens und des Kondensierens von als ein Kühlmittel bekannter Flüssigkeit. Die Arbeitsflüssigkeit, in seinem gasartigen Staat, wird unter Druck gesetzt und durch das System durch einen Kompressor in Umlauf gesetzt. Auf der Entladungsseite des Kompressors wird der jetzt heiße und hoch unter Druck gesetzte Dampf in einem Hitzeex-Wechsler, genannt einen Kondensator abgekühlt, bis es sich in einen Hochdruck, gemäßigte Temperaturflüssigkeit verdichtet. Das kondensierte Kühlmittel geht dann durch ein Druck senkendes Gerät hat auch ein Messen-Gerät wie eine Vergrößerungsklappe, kapillare Tube, oder vielleicht ein arbeitsherausziehendes Gerät wie eine Turbine genannt. Der Tiefdruck, flüssiges Kühlmittel, das Vergrößerungsgerät verlassend, geht in einen anderen Hitzeex-Wechsler, den Evaporator ein, in dem die Flüssigkeit Hitze und Eitergeschwüre absorbiert. Das Kühlmittel kehrt dann zum Kompressor zurück, und der Zyklus wird wiederholt.

In solch einem System ist es notwendig, dass die Kühlreichweite eine genug hohe Temperatur, wenn zusammengepresst, da das zweite Gesetz der Thermodynamik Hitze davon abhält, von einer kalten Flüssigkeit bis ein heißes Hitzebecken zu fließen. Praktisch bedeutet das, dass das Kühlmittel eine Temperatur erreichen muss, die größer ist als das umgebende um den Hoch-Temperaturhitzeex-Wechsler. Ähnlich muss die Flüssigkeit reichen eine genug niedrige Temperatur, wenn erlaubt, sich auszubreiten, oder zu heizen, kann vom kalten Gebiet in die Flüssigkeit nicht fließen, d. h. die Flüssigkeit muss kälter sein als das umgebende um den Kalt-Temperaturhitzeex-Wechsler. Insbesondere der Druck-Unterschied muss für die Flüssigkeit groß genug sein, sich an der heißen Seite zu verdichten und noch in je niedrigeres Druck-Gebiet an der kalten Seite zu verdampfen. Das größere der Temperaturunterschied, desto größer der erforderliche Druck-Unterschied und folglich mehr Energie die Flüssigkeit zusammenpressen mussten. So als mit allen Wärmepumpen, dem Koeffizienten der Leistung (hat sich der Betrag der Hitze pro Einheit der Eingangsarbeit erforderlich bewegt), Abnahmen mit der Erhöhung des Temperaturunterschieds.

Isolierung wird verwendet, um die Arbeit und Energie zu reduzieren, die erforderlich ist, eine niedrigere Temperatur im abgekühlten Raum zu erreichen und aufrechtzuerhalten.

Wegen der Schwankungen, die in Temperaturen und Druck erforderlich sind, sind viele verschiedene Kühlmittel verfügbar. Kühlschränke, Klimaanlagen und einige Heizungsanlagen sind allgemeine Anwendungen, die diese Technologie verwenden.

Hitzequellen

Viele Wärmepumpen verwenden auch eine Hilfshitzequelle, um Weise zu heizen. Das bedeutet, dass, wenn auch die Wärmepumpe die primäre Quelle der Hitze ist, eine andere Form als eine Unterstützung verfügbar ist. Elektrizität, Öl oder Benzin sind die allgemeinsten Quellen. Das wird aufgestellt, so dass, wenn die Wärmepumpe scheitert oder genug Hitze nicht zur Verfügung stellen kann, die Hilfshitze treten wird auf, den Unterschied zusammenzusetzen.

Geothermische Wärmepumpen verwenden seichten Boden (der häufig bei einer unveränderlichen Temperatur nicht zu weit unter der "hemdsärmeligen Temperatur" ist) als eine Hitzequelle und Becken und Wasser, weil die Hitze Medium transportiert. Sie arbeiten auf dieselbe Weise wie eine Bord-Bord Wärmepumpe, aber statt Innen- und Außenrollen verwenden sie Wasser, das durch Erdmaterialien als ein Wärmeübertragungsmedium gepumpt ist. Diese sind umweltfreundlich und eine preiswertere Alternative im langen Lauf, der erwartet ist, Betriebskosten zu senken.

Anwendungen

In HVAC Anwendungen ist eine Wärmepumpe normalerweise ein Kühlungsgerät der Dampf-Kompression, das eine Umkehren-Klappe und optimierte Hitzeex-Wechsler einschließt, so dass die Richtung des Hitzeflusses umgekehrt werden kann. Die Umkehren-Klappe schaltet die Richtung des Kühlmittels durch den Zyklus, und deshalb kann die Wärmepumpe entweder Heizung oder das Abkühlen zu einem Gebäude liefern. In den kühleren Klimas heizt die Standardeinstellung der Umkehren-Klappe. Die Standardeinstellung in wärmeren Klimas wird kühl. Weil die zwei Hitzeex-Wechsler, der Kondensator und Evaporator, Funktionen tauschen müssen, werden sie optimiert, um entsprechend in beiden Weisen zu leisten. Als solcher ist die Leistungsfähigkeit einer umkehrbaren Wärmepumpe normalerweise ein bisschen weniger als zwei getrennt optimierte Maschinen.

Im Sondieren von Anwendungen wird eine Wärmepumpe manchmal verwendet, um Wasser für Schwimmbäder oder Innenwassererwärmer zu heizen oder vorzuwärmen.

In etwas seltenen Anwendungen können sowohl die Hitzeförderungs-als auch Hinzufügungsfähigkeiten zu einer einzelnen Wärmepumpe nützlich sein, und laufen normalerweise auf sehr wirksamen Gebrauch der Eingangsenergie hinaus. Zum Beispiel, wenn eine Luftkühlung braucht, kann zu einer Wasserheizungslast verglichen werden, eine einzelne Wärmepumpe kann zwei nützlichen Zwecken dienen. D. h. eine Wärmepumpe im Wohnbereich eines Hauses gelegener Innenwassererwärmer konnte das Haus abkühlen, abnehmend oder das Bedürfnis nach der zusätzlichen Klimatisierung beseitigend. Diese Installation würde zu einem Klima am meisten be-geeignet sein, das warm oder den größten Teil des Jahres heiß ist.

Kühlmittel

Bis zu den 1990er Jahren waren die Kühlmittel häufig chlorofluorocarbons wie R-12 (dichlorodifluoromethane), ein in einer Klasse von mehreren Kühlmitteln mit dem Markennamen Freon, eine Handelsmarke von DuPont. Seine Fertigung wurde 1995 wegen des Schadens unterbrochen, den CFCs der Ozon-Schicht, wenn veröffentlicht, in die Atmosphäre verursachen. Ein weit angenommenes Ersatzkühlmittel ist der Hydrofluorkohlenwasserstoff (HFC) bekannt als (1,1,1,2-tetrafluoroethane) R-134a. R-134a ist nicht so effizient wie der R-12, den er (in Automobilanwendungen) und deshalb ersetzt hat, ist mehr Energie erforderlich, Systeme zu bedienen, die R-134a verwerten als diejenigen, die R-12 verwenden. Andere Substanzen wie R-717 flüssiges Ammoniak werden in groß angelegten Systemen, oder gelegentlich dem weniger zerfressenden weit verwendet, aber mehr feuergefährliches Propan oder Butan, kann auch verwendet werden.

Seit 2001 ist Kohlendioxyd, R-744, zunehmend verwendet worden, den transcritical Zyklus verwertend. In kommerziellen und Wohnanwendungen wird der hydrochlorofluorocarbon (HCFC) R-22 noch jedoch weit verwendet, HFC entleert R-410A die Ozon-Schicht nicht und wird öfter verwendet. Wasserstoff, Helium, Stickstoff oder einfache Luft werden im Zyklus von Stirling verwendet, die maximale Zahl von Optionen in umweltfreundlichem Benzin zur Verfügung stellend.

Neuere Kühlschränke verwenden R600A, der isobutane ist, und den Ozon nicht entleert und zur Umgebung freundlich ist.

Äther von Dimethyl (DME) gewinnt auch Beliebtheit als ein Kühlmittel.

Leistungsfähigkeit

Wenn

man die Leistung von Wärmepumpen vergleicht, ist es am besten, das Wort "Leistungsfähigkeit" zu vermeiden, die eine sehr spezifische thermodynamische Definition hat. Der Begriff Koeffizient der Leistung (COP) wird gebraucht, um das Verhältnis der nützlichen Hitzebewegung zu beschreiben, um Eingang zu arbeiten. Die meisten Wärmepumpen der Dampf-Kompression verwenden elektrisch angetriebene Motoren für ihre eingegebene Arbeit. Jedoch, in den meisten Fahrzeuganwendungen, stellt Welle-Arbeit, über ihre inneren Verbrennungsmotoren, die erforderliche Arbeit zur Verfügung.

Wenn verwendet, für ein Gebäude auf einen milden Tag dessen zu heizen, sagen 10 °C, eine typische Luftquelle-Wärmepumpe hat einen POLIZISTEN 3 bis 4, wohingegen eine typische elektrische Widerstand-Heizung einen POLIZISTEN 1.0 hat. D. h. das ein Joule der elektrischen Energie wird eine Widerstand-Heizung veranlassen, ein Joule der nützlichen Hitze zu erzeugen, während unter idealen Bedingungen das ein Joule der elektrischen Energie eine Wärmepumpe veranlassen kann, viel mehr als ein Joule der Hitze von einem kühleren Platz bis einen wärmeren Platz zu bewegen.

Bemerken Sie, dass die Wärmepumpe durchschnittlich in heißeren Klimas effizienter ist als kühlere so wenn das Wetter viel wärmer ist, wird die Einheit besser leisten als durchschnittlicher POLIZIST. Umgekehrt im kalten Wetter nähert sich der POLIZIST 1. So, wenn es ein breites Temperaturdifferenzial zwischen den heißen & kalten Reservoiren gibt, ist der POLIZIST tiefer (schlechter).

Wenn es ein hohes Temperaturdifferenzial an einem kalten Tag z.B gibt, wenn eine Luftquelle-Wärmepumpe verwendet wird, um ein Haus an einem sehr kalten Wintertag dessen zu heizen, sagen 0 °C, es bringt mehr Arbeit, um denselben Betrag der Hitze zuhause zu bewegen, als an einem milden Tag. Schließlich, wegen Leistungsfähigkeitsgrenzen von Carnot, wird sich die Leistung der Wärmepumpe 1.0 nähern, als der Außen-Zu-Innen--Temperaturunterschied für kältere Klimas zunimmt (Temperatur wird kälter). Das kommt normalerweise ungefähr 18 °C (0 °F) Außentemperatur für Luftquellwärmepumpen vor. Außerdem, da die Wärmepumpe Hitze aus der Luft nimmt, kann sich etwas Feuchtigkeit in der Außenluft verdichten und vielleicht auf dem Außenhitzeex-Wechsler frieren. Das System muss dieses Eis regelmäßig schmelzen. Mit anderen Worten, wenn es draußen äußerst kalt ist, ist es einfacher, und trägt die Maschine weniger, um das Verwenden einer Heizung des elektrischen Widerstands zu heizen, als, eine Luftquelle-Wärmepumpe zu spannen.

Geothermische Wärmepumpen sind andererseits auf die Temperaturuntergrundbahn abhängig, die (normalerweise 10 °C an einer Tiefe von mehr als 1.5 M für das Vereinigte Königreich) das ganze Jahr hindurch "mild" ist. Ihr POLIZIST ist deshalb normalerweise im Rahmen 4.0 zu 5.0.

Das Design des Evaporators und der Kondensator-Hitzeex-Wechsler ist auch für die gesamte Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe sehr wichtig. Die Hitzeaustauschflächen und das entsprechende Temperaturdifferenzial (zwischen dem Kühlmittel und dem Luftstrom) betreffen direkt den Betriebsdruck und folglich die Arbeit, die der Kompressor tun muss, um dieselbe Heizung oder das Abkühlen der Wirkung zur Verfügung zu stellen. Allgemein das größere der Hitzeex-Wechsler tiefer das Temperaturdifferenzial und das effizientere das System. Hitzeex-Wechsler sind teuer, verlangend, für einige Wärmepumpe-Typen oder große Räume bohrend, effizient zu sein, und die Wärmepumpe-Industrie bewirbt sich allgemein auf dem Preis aber nicht der Leistungsfähigkeit, wie es bereits an einem Preisnachteil ist, wenn es zur anfänglichen Investition (nicht langfristige Ersparnisse) im Vergleich zu herkömmlichen Heizungslösungen wie Boiler kommt, so wird der Laufwerk zu effizienteren Wärmepumpen und Klimaanlagen häufig durch gesetzgebende Maßnahmen auf minimalen Leistungsfähigkeitsstandards geführt.

In der kühl werdenden Weise wird ein Betriebsverhalten einer Wärmepumpe als sein Energieeffizienz-Verhältnis (EER) oder Saisonenergieeffizienz-Verhältnis (SEER) beschrieben, und beide Maßnahmen haben Einheiten von BTU / (h · W) (1 BTU / (h · W) = 0.293 W/W). Eine größere EER Zahl zeigt bessere Leistung an. Die Literatur des Herstellers sollte sowohl einem POLIZISTEN zur Verfügung stellen, um Leistung in der Heizung der Weise als auch eines EER oder des HELLSEHERS zu beschreiben, um Leistung in der kühl werdenden Weise zu beschreiben. Wirkliche Leistung ändert sich jedoch, und hängt von vielen Faktoren wie Installation, Temperaturunterschiede, Seite-Erhebung und Wartung ab.

Wärmepumpen sind wirksamer, um zu heizen, als, um kühl zu werden, wenn der Temperaturunterschied gleich gehalten wird. Das ist, weil die Eingangsenergie des Kompressors zur nützlichen Hitze größtenteils umgewandelt wird, wenn in der Heizung der Weise, und zusammen mit der bewegten Hitze über den Kondensator entladen wird. Aber für das Abkühlen ist der Kondensator normalerweise frei, und die ausschweifende Arbeit des Kompressors wird zurückgewiesen aber nicht zu einem nützlichen Zweck gestellt.

Aus demselben Grund, einen Nahrungsmittelkühlschrank oder Gefrierschrank öffnend, heizt das Zimmer an, anstatt es abzukühlen, weil sein Kühlungszyklus Hitze zur Innenluft zurückweist. Diese Hitze schließt die ausschweifende Arbeit des Kompressors sowie die Hitze entfernt von innen des Gerätes ein.

Der POLIZIST für eine Wärmepumpe in einer Heizung oder dem Abkühlen der Anwendung, mit der Steady-Stateoperation, ist:

:

COP_ {\\mathrm,} = \frac {\\Delta Q_ {\\mathrm {heiß}}} {\\Delta A\\leq \frac {T_ {\\mathrm {heiß}}} {T_ {\\mathrm {heiß}}-t_ {\\mathrm {kühl}} }\{heizend}

</Mathematik>:

COP_ {\\mathrm,} = \frac {\\Delta Q_ {\\mathrm {kühl}}} {\\Delta A\\leq \frac {T_ {\\mathrm {kühl}}} {T_ {\\mathrm {heiß}}-t_ {\\mathrm {kühl}} }\{kühl werdend}

</Mathematik>

wo

• ist der Betrag der Hitze, die aus einem kalten Reservoir bei der Temperatur, herausgezogen ist

• ist der Betrag der Hitze, die an ein heißes Reservoir bei der Temperatur, geliefert ist

• ist die ausschweifende Arbeit des Kompressors.
• Alle Temperaturen sind absolute Temperaturen, die gewöhnlich in kelvins (K) gemessen sind.

POLIZIST und Heben

Der POLIZIST nimmt als der Temperaturunterschied oder "Heben" zu, nimmt zwischen Hitzequelle und Bestimmungsort ab. Der POLIZIST kann in der Designzeit maximiert werden, indem er eine Heizungsanlage wählt, die nur eine niedrige Endwassertemperatur (z.B Unterbodenheizung), verlangt, und Hitze Quelle mit hoch durchschnittlich Temperatur (z.B Boden) wählend. Heißes Innenwasser (DHW) und Heizkörper verlangen Hochwasser-Temperaturen, die Wahl der Wärmepumpe-Technologie betreffend.

Ein Beschluss besteht darin, dass, während aktuelle 'beste Praxis' Wärmepumpen (Boden-Quellsystem, zwischen 0 und 35 Celsius-funktionierend), einen POLIZISTEN von normalerweise ungefähr 4 nicht besser haben als 5, das erreichbare Maximum ist (sieh unter dem Carnot-Zyklus) 12. Das bedeutet, dass in den kommenden Jahrzehnten sich die Energieeffizienz von Spitzenende-Wärmepumpen wahrscheinlich mindestens verdoppeln wird. Das Kröpfen Leistungsfähigkeit verlangt die Entwicklung eines besseren Gaskompressors, HVAC Maschinen mit größeren Hitzeex-Wechslern mit langsameren Gasflüssen ausrüstend, und innere Schmierungsprobleme behebend, die sich aus langsamerem Gasfluss ergeben.

Vergleich mit der vereinigten Hitze und Macht, CHP.

Eine Wärmepumpe kann im Vergleich zu einer chp Einheit, darin für ein sich verdichtendes Dampfwerk sein, weil sie auf die erzeugte Hitze umschaltet, dann wird elektrische Leistung verloren oder wird nicht verfügbar, gerade als die in einer Wärmepumpe verwendete Macht nicht verfügbar wird. Normalerweise für jede Einheit der Macht verloren dann werden ungefähr 6 Einheiten der Hitze an ungefähr 90oC bereitgestellt. So hat CHP einen wirksamen POLIZISTEN im Vergleich zu einer Wärmepumpe 6. Es ist beachtenswert, dass die Einheit für den CHP am Hochspannungsnetz verloren wird und deshalb keine Verluste übernimmt, wohingegen die Wärmepumpe-Einheit am niedrigen Stromspannungsteil des Netzes verloren wird und durchschnittlich einen 6-%-Verlust übernimmt. Weil die Verluste zum Quadrat des Stroms während Maximalperioden proportional sind, sind Verluste viel höher als das, und es ist wahrscheinlich, dass weit verbreitet d. h. Stadt die breite Anwendung von Wärmepumpen Überbelastung des Vertriebs und Übertragungsbratrostes verursachen würde, wenn sie nicht wesentlich verstärkt werden.

Typen

Die zwei Haupttypen von Wärmepumpen sind Kompressionswärmepumpen und Absorptionswärmepumpen. Kompressionswärmepumpen funktionieren immer auf der mechanischen Energie (durch die Elektrizität), während Absorptionswärmepumpen auch auf der Hitze als eine Energiequelle (durch die Elektrizität oder burnable Brennstoffe) laufen können. Eine Absorptionswärmepumpe kann durch Erdgas oder LP-Benzin zum Beispiel angetrieben werden. Während die Gasanwendungsleistungsfähigkeit in solch einem Gerät, das das Verhältnis der Energie ist, die der verbrauchten Energie geliefert ist, nur 1.5 im Durchschnitt betragen kann; das ist besser als ein Erdgas oder LP-Gasbrennofen, der sich nur 1 nähern kann. Obwohl eine Absorptionswärmepumpe so nicht effizient sein kann wie eine elektrische Kompressionswärmepumpe, kann eine durch Erdgas angetriebene Absorptionswärmepumpe in Positionen vorteilhaft sein, wo Elektrizität relativ teuer ist und Erdgas relativ billig ist. Eine natürliche gasbefeuerte Absorptionswärmepumpe könnte auch die Kosten einer elektrischen Dienststeigung vermeiden, die manchmal für eine elektrische Wärmepumpe-Installation notwendig ist. Im Fall von Bord-Bord Wärmepumpen könnte eine Absorptionswärmepumpe auch im Vorteil in kälteren Gebieten wegen einer niedrigeren minimalen Betriebstemperatur sein. ROBUR Wärmepumpe-Vergleich

Mehrere Quellen sind für die Hitzequelle verwendet worden, um private und kommunale Gebäude zu heizen.

• Luftquellwärmepumpe (heizen Extrakte von der Außenseite Luft)
• Luftluft-Wärmepumpe (überträgt Hitze Innenluft)
• Luftwasserwärmepumpe (überträgt Hitze einem Heizungsstromkreis und einer Zisterne von heißem Innenwasser)
• Auspuffluftwärmepumpe (Extrakt-Hitze von der Auspuffluft eines Gebäudes, verlangt mechanische Lüftung)
• Auspuffluft - Wasserwärmepumpe (überträgt Hitze einem Heizungsstromkreis und einer Zisterne von heißem Innenwasser)
• geothermische Wärmepumpe (heizen Extrakte vom Boden oder den ähnlichen Quellen)
• Wärmepumpe der geothermischen Luft (überträgt Hitze Innenluft)
• Wärmepumpe der Boden-Luft (gründen sich als eine Quelle der Hitze)
• Felsluftwärmepumpe (schaukeln sich als eine Quelle der Hitze)
• Wasserluft-Wärmepumpe (Wassermasse als eine Quelle der Hitze)
• Geothermisch-Wasserwärmepumpe (überträgt Hitze einem Heizungsstromkreis und einer Zisterne von heißem Innenwasser)
• Grundwasser-Wärmepumpe (gründen sich als eine Quelle der Hitze)
• Felswasserwärmepumpe (schaukeln sich als eine Quelle der Hitze)
• Wasserwasserwärmepumpe (Wassermasse als eine Quelle der Hitze)
• Hybride (oder Zwillingsquelle) Wärmepumpen: Wenn Außenluft über 4 bis 8 Celsius-ist, (40-50 Fahrenheit, abhängig von der Grundwasser-Temperatur), verwenden sie Luft, wenn Luft kälter ist, verwenden sie die Boden-Quelle. Diese Zwillingsquellsysteme können auch Sommerhitze, durch das Laufen von Boden-Quellwasser durch den Luftex-Wechsler oder durch den Bauheizungsex-Wechsler versorgen, selbst wenn die Wärmepumpe selbst nicht läuft. Das ist im Vorteil: Es fungiert als niedrige laufende Kosten für die Luftkühlung, und (wenn Grundwasser relativ stehend ist), kröpft es die Temperatur der Boden-Quelle, die die Energieeffizienz des Wärmepumpe-Systems um ungefähr 4 Prozent für jeden Grad im Temperaturanstieg der Boden-Quelle verbessert.

Hitzequellen

Definitionsgemäß müssen alle Hitzequellen für eine Wärmepumpe in der Temperatur kälter sein als der zu heizende Raum. Meistens ziehen Wärmepumpen Hitze von der Luft (außerhalb oder innerhalb Luft) oder vom Boden (Grundwasser oder Boden). Die vom Boden gezogene Hitze ist in versorgter Sonnenhitze der meisten Fälle, und es sollte mit der direkten geothermischen Heizung nicht verwirrt sein, obwohl die Letzteren in einem kleinen Maß zur ganzen Hitze im Boden beitragen werden. Geothermische Hitze, wenn verwendet, für die Heizung, verlangt eine Umwälzpumpe, aber keine Wärmepumpe, seitdem für diese Technologie die Boden-Temperatur ist höher als dieser des Raums, der geheizt werden soll, so verlässt sich die Technologie nur auf die einfache Hitzekonvektion. Andere Hitzequellen für Wärmepumpen schließen Wasser ein; nahe gelegene Ströme und andere natürliche Wasserkörper, sind und manchmal überflüssiges Innenwasser verwendet worden (über die Abflussrohr-Wasserhitzewiederherstellung), der häufig wärmer ist als kalte Winterumgebungstemperaturen (obwohl noch der niedrigeren Temperatur als der Raum, der zu heizen ist).

Luftquelle-Wärmepumpen

Luftquellwärmepumpen sind relativ leicht (und billig) zu installieren, und sind deshalb der am weitesten verwendete Wärmepumpe-Typ historisch gewesen. Jedoch ertragen sie Beschränkungen wegen ihres Gebrauches von Außenluft als eine Hitzequelle. Das höhere Temperaturdifferenzial während Perioden der äußersten Kälte oder Hitze führt zum Neigen der Leistungsfähigkeit, wie erklärt, oben. Im milden Wetter kann POLIZIST ungefähr 4.0 sein, während bei Temperaturen unter ungefähr 8 °C (17 °F) eine Luftquelle-Wärmepumpe einen POLIZISTEN 2.5 oder besser erreichen kann, der beträchtlich mehr ist als die Energieeffizienz, die durch Heizungsanlagen der 1980er Jahre, und sehr ähnlich modernstem Öl oder Gasheizungen erreicht werden kann. Der durchschnittliche POLIZIST über die Saisonschwankung ist normalerweise 2.5-2.8, mit außergewöhnlichen Modellen, die fähig sind, 6.0 im sehr milden Klima, aber nicht in eiskalten Klimas zu weit zu gehen.

Luftquellwärmepumpen für kalte Klimas

Mindestens zwei Hersteller verkaufen Wärmepumpen, die bessere Heizungsproduktion an tiefer außerhalb Temperaturen aufrechterhalten als herkömmliche Luftquellwärmepumpen. Dieser machen optimierte Modelle der niedrigen Temperatur Luftquellwärmepumpen praktischer für kalte Klimas, weil sie zu einem Halt so schnell nicht frieren. Einige Modelle jedoch, entfrosten Sie ihre Außeneinheit elektrisch regelmäßig, die Elektrizitätsverbrauch drastisch während der kältesten Wochen vergrößert. In Gebieten, wo nur ein fossiler Brennstoff zurzeit verfügbar ist (z.B Heizung von Öl; keine Erdgas-Pfeifen verfügbar) diese Wärmepumpen konnten als eine alternative, ergänzende Hitzequelle verwendet werden, um eine direkte Abhängigkeit eines Bauens vom fossilen Brennstoff zu reduzieren. Je nachdem Brennstoff und Elektrizitätspreise, mit der Wärmepumpe für die Heizung weniger teuer sein können als fossiler Brennstoff. Eine Unterstützung, Hitzequelle des fossilen Brennstoffs kann noch seit den kältesten Tagen erforderlich sein.

Die Heizungsproduktion der niedrigen Temperatur hat Wärmepumpen optimiert (und folglich ihre Energieeffizienz) neigt sich noch drastisch, als die Temperatur fällt, aber die Schwelle, an der der Niedergang anfängt, ist niedriger als herkömmliche Pumpen, wie gezeigt, im folgenden Tisch (sind Temperaturen ungefähr und können sich durch den Hersteller und das Modell ändern):

Boden-Quellwärmepumpen

Boden-Quellwärmepumpen, die auch Geothermische Wärmepumpen genannt werden, haben normalerweise höhere Wirksamkeit als Luftquelle-Wärmepumpen. Das ist, weil sie Hitze vom Boden oder Grundwasser ziehen, das bei einer relativ unveränderlichen Temperatur das ganze Jahr hindurch unter einer Tiefe von ungefähr dreißig Fuß (9 m) ist. Das bedeutet, dass das Temperaturdifferenzial niedriger ist, zu höherer Leistungsfähigkeit führend. Wärmepumpen der Boden-Quelle haben normalerweise POLIZISTEN 3.5-4.0 am Anfang der Heizungsjahreszeit mit niedrigeren POLIZISTEN, weil Hitze vom Boden gezogen wird. Der Handel von für diese verbesserte Leistung ist, dass eine Wärmepumpe der Boden-Quelle teurer ist, um wegen des Bedürfnisses nach dem Bohren von Bohrlöchern oder Graben von Gräben zu installieren, in die man die Pfeifen legt, die tragen, die Hitze tauschen Flüssigkeit aus. Wenn verglichen, gegen einander sind Grundwasser-Wärmepumpen allgemein effizienter als Wärmepumpen mit der Hitze vom Boden. Boden-Quellen neigen dazu, Kälte anzusammeln, die ein bedeutendes Problem ist, wenn Grundwasser stehend ist und sie entworfen worden sind, um gerade groß genug zu sein. Eine Weise, kalte Anhäufung zu befestigen, soll Grundwasser verwenden, um die Stöcke in heißen Tagen abzukühlen. Ein anderer Weg ist, große Sonnensammler, zum Beispiel durch das Stellen von Plastikpfeifen gerade unter dem Dach, oder durch das Stellen von Rollen von schwarzen Polyäthylen-Pfeifen unter dem Glas auf dem Dach, oder durch die Rohrleitung der Makadam des Parkplatzes zu machen. Die am meisten Kosten wirksamer Weg sind, eine große Luft zum Wasserhitzeex-Wechsler auf dem Dach zu stellen.

Hitzevertrieb

Wärmepumpen sind nur hoch effizient, wenn sie erzeugte Hitze bei einer niedrigen Temperatur ideal ringsherum oder unten verteilen. Normale Stahlteller-Heizkörper nutzen nichts: Sie würden vier bis sechs Male ihre aktuelle Größe haben müssen. Unterbodenheizung ist die ideale Lösung. Wenn Holzböden oder Teppiche ihre Leistungsfähigkeit verderben würden, können Wandheizungen (Plastikpfeifen, die mit einer dicken Schicht der Kreide bedeckt sind) und piped Decken, verwendet werden. Beide Systeme haben den Nachteil, dass sie langsame Starter sind, und dass sie umfassende Renovierung in vorhandenen Gebäuden verlangen würden. Die Alternative ist ein warmes Luftsystem, in dem Wasser einen Ventilator gesteuertes Wasser durchbohrt, um Heizung zu lüften. Solch ein Ding kann entweder Fußbodenheizung während ergänzen erwärmen sich, oder es kann eine schnelle und wirtschaftliche Weise sein, ein Wärmepumpe-System in vorhandene Gebäude durchzuführen. Sie nach Größen überzuordnen, reduziert ihr Geräusch. Um warmes Wasser oder Luft von einer Wärmepumpe effizient zu verteilen, sollten Huken oder Luftwellen bedeutsam größere Diameter haben als in herkömmlichen Systemen, und Unterbodenheizungen sollten viel mehr Pfeifen pro Quadratmeter haben.

Wärmepumpen des festen Zustands

1881 hat der deutsche Physiker Emil Warburg einen Block von Eisen in ein starkes magnetisches Feld gestellt und hat gefunden, dass es sehr ein bisschen in der Temperatur zugenommen hat. Einige kommerzielle Wagnisse, um diese Technologie durchzuführen, sind laufend, behauptend, Energieverbrauch um 40 % im Vergleich zu aktuellen Innenkühlschränken zu schneiden. Der Prozess arbeitet wie folgt: Bestäubtes Gadolinium wird in ein magnetisches Feld bewegt, das Material durch 2 bis 5 °C (4 bis 9 °F) heizend. Die Hitze wird durch eine zirkulierende Flüssigkeit entfernt. Das Material wird dann aus dem magnetischen Feld bewegt, seine Temperatur unter seiner Starttemperatur reduzierend.

Wärmepumpen des festen Zustands mit der Thermoelektrischen Wirkung haben sich mit der Zeit zum Punkt verbessert, wo sie für bestimmte Kühlungsaufgaben nützlich sind. Gewerblich verfügbare Technologien haben Wirksamkeit, die zurzeit ganz unter dieser von mechanischen Wärmepumpen ist, jedoch ist dieses Gebiet der Technologie zurzeit das Thema der aktiven Forschung in der Material-Wissenschaft.

Das Wärmepumpe-Verwenden des nahen festen Zustands Thermoacoustics wird in kälteerzeugenden Laboratorien allgemein verwendet.

Geschichte

Meilensteine:

• 1748: William Cullen demonstriert künstliche Kühlung.
• 1834: Jacob Perkins baut einen praktischen Kühlschrank mit dem diethyl Äther.
• 1852: Herr Kelvin beschreibt die Theorie, die Wärmepumpe unterliegt.
• 1855-1857: Peter von Rittinger entwickelt und baut die erste Wärmepumpe.

Siehe auch

• EcoCute Innenwärmepumpe-Wassererwärmer
• Blitz-Eindampfung
• Geothermische Wärmepumpe
• Hitzeex-Wechsler
• Erneuerbare Hitze
• Thermoelektrische Wärmepumpen, die die Wirkung von Peltier verwenden
• Kühlung der Dampf-Kompression
• Wirbelwind-Tube

Links

• Praktische Information über die Aufstellung geothermischer Wärmepumpe-Systeme zuhause
• Bilder auf privaten/kommunalen Wärmepumpe-Installationen
• Internationales Energieagenturwärmepumpe-Programm, Informationsseite für die Hitzepumpen-Technologie