Жылыту және салқындату технологиялары саласында жылу сорғылары өте тиімді және экологиялық таза шешім ретінде пайда болды. Олар тұрғын үйлерде, коммерциялық және өнеркәсіптік нысандарда жылыту және салқындату функцияларын қамтамасыз ету үшін кеңінен қолданылады. Жылу сорғыларының құндылығы мен жұмысын шынымен түсіну үшін олардың жұмыс принциптерін және өнімділік коэффициенті (COP) тұжырымдамасын тереңірек зерттеу қажет.
Жылу сорғыларының жұмыс принциптері
Негізгі ұғым
Жылу сорғысы - бұл негізінен жылуды бір жерден екінші жерге тасымалдайтын құрылғы. Жану немесе электр кедергісі арқылы жылу өндіретін дәстүрлі жылыту жүйелерінен айырмашылығы, жылу сорғылары бар жылуды салқын аймақтан жылы аймаққа ауыстырады. Бұл процесс тоңазытқыштың жұмысына ұқсас, бірақ керісінше. Тоңазытқыш жылуды ішінен алып, оны қоршаған ортаға шығарады, ал жылу сорғысы сыртқы ортадан жылуды алып, оны үй ішіне шығарады.
Тоңазыту циклі
Жылу сорғысының жұмысы төрт негізгі компоненттен тұратын тоңазыту цикліне негізделген: буландырғыш, компрессор, конденсатор және кеңейту клапаны. Бұл компоненттердің қалай бірге жұмыс істейтіні туралы қадамдық түсіндірме берілген:
- БуландырғышПроцесс салқын ортада (мысалы, үйдің сыртында) орналасқан буландырғыштан басталады. Қайнау температурасы төмен зат болып табылатын салқындатқыш зат қоршаған ауадан немесе жерден жылуды сіңіреді. Жылуды сіңірген кезде салқындатқыш сұйықтықтан газ тәрізді күйге ауысады. Бұл фазалық ауысу өте маңызды, себебі ол салқындатқышқа айтарлықтай мөлшерде жылу тасымалдауға мүмкіндік береді.
- КомпрессорГаз тәрізді хладагент компрессорға ауысады. Компрессор хладагенттің қысымы мен температурасын оны қысу арқылы арттырады. Бұл қадам өте маңызды, себебі ол хладагенттің температурасын қажетті үй ішіндегі температурадан жоғары деңгейге дейін көтереді. Жоғары қысымды, жоғары температуралы хладагент енді жылуын шығаруға дайын.
- КонденсаторКелесі қадам жылы ортада (мысалы, үйдің ішінде) орналасқан конденсаторды қамтиды. Мұнда ыстық, жоғары қысымды хладагент жылуын қоршаған ауаға немесе суға шығарады. Хладагент жылуды шығарған кезде ол салқындап, газ күйінен сұйықтыққа қайта ауысады. Бұл фазалық ауысу көп мөлшерде жылу шығарады, ол үй ішіндегі кеңістікті жылытуға жұмсалады.
- Кеңейту клапаныСоңында, сұйық салқындатқыш зат кеңейту клапаны арқылы өтеді, бұл оның қысымы мен температурасын төмендетеді. Бұл қадам салқындатқышты буландырғышта қайтадан жылуды сіңіруге дайындайды және цикл қайталанады.
Өнімділік коэффициенті (COP)
Анықтама
Өнімділік коэффициенті (COP) жылу сорғысының тиімділігінің өлшемі болып табылады. Ол берілген (немесе алынған) жылу мөлшерінің тұтынылған электр энергиясының мөлшеріне қатынасы ретінде анықталады. Қарапайым тілмен айтқанда, ол жылу сорғысы пайдаланатын әрбір электр энергиясы бірлігіне қанша жылу өндіре алатынын көрсетеді.
Математикалық тұрғыдан алғанда, COP келесідей өрнектеледі:
COP=Тұтынылған электр энергиясы (Вт)Берілген жылу (Q)
Жылу сорғысының COP (өнімділік коэффициенті) 5,0 болғанда, ол дәстүрлі электр жылытуымен салыстырғанда электр энергиясына төлемдерді айтарлықтай азайта алады. Міне, егжей-тегжейлі талдау және есептеу:
Энергия тиімділігін салыстыру
Дәстүрлі электр жылыту жүйесінің COP коэффициенті 1,0 құрайды, яғни ол әрбір 1 кВт/сағ электр энергиясына 1 жылу бірлігі өндіреді. Керісінше, COP коэффициенті 5,0 болатын жылу сорғысы әрбір 1 кВт/сағ электр энергиясына 5 жылу бірлігі өндіреді, бұл оны дәстүрлі электр жылытуға қарағанда әлдеқайда тиімді етеді.
Электр энергиясын үнемдеуді есептеу
100 бірлік жылу өндіру қажеттілігін ескере отырып:
- Дәстүрлі электр жылыту: 100 кВт/сағ электр энергиясын қажет етеді.
- COP 5.0 жылу сорғысыТек 20 кВт/сағ электр энергиясы қажет (100 жылу бірлігі ÷ 5.0).
Егер электр энергиясының бағасы кВт/сағ үшін 0,5 еуро болса:
- Дәстүрлі электр жылытуЭлектр энергиясының құны 50 € (100 кВт/сағ × 0,5€/кВт/сағ).
- COP 5.0 жылу сорғысыЭлектр энергиясының құны 10 € (20 кВт/сағ × 0,5€/кВт/сағ).
Үнемдеу коэффициенті
Жылу сорғысы дәстүрлі электр жылытуымен салыстырғанда электр энергиясына төлемдерді 80% үнемдей алады ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Тәжірибелік мысал
Тұрмыстық ыстық сумен жабдықтау сияқты практикалық қолданыстарда күніне 200 литр суды 15°C-тан 55°C-қа дейін қыздыру қажет деп есептеңіз:
- Дәстүрлі электр жылыту: Шамамен 38,77 кВт/сағ электр энергиясын тұтынады (жылу тиімділігі 90% деп есептегенде).
- COP 5.0 жылу сорғысы: Шамамен 7,75 кВт/сағ электр энергиясын тұтынады (38,77 кВт/сағ ÷ 5,0).
Электр энергиясының бағасы кВт/сағ үшін 0,5 еуро болғанда:
- Дәстүрлі электр жылытуКүнделікті электр энергиясының құны шамамен 19,39 € (38,77 кВт/сағ × 0,5 €/кВт/сағ).
- COP 5.0 жылу сорғысыКүнделікті электр энергиясының құны шамамен 3,88 € (7,75 кВт/сағ × 0,5 €/кВт/сағ).
Орташа үй шаруашылықтары үшін болжамды үнемдеу: жылу сорғылары және табиғи газбен жылыту
Салалық бағалаулар мен еуропалық энергетикалық бағалардың үрдістеріне негізделген:
| Тауар | Табиғи газбен жылыту | Жылу сорғысымен жылыту | Жылдық айырмашылықтың болжамды мөлшері |
| Орташа жылдық энергия шығыны | €1,200–€1,500 | 600–900 еуро | Шамамен 300–900 еуро үнемдеу |
| CO₂ шығарындылары (тонна/жылына) | 3–5 тонна | 1–2 тонна | Шамамен 2–3 тоннаға азайту |
Ескерту:Нақты үнемдеу электр энергиясы мен газдың ұлттық бағаларына, ғимараттардың оқшаулау сапасына және жылу сорғыларының тиімділігіне байланысты өзгеріп отырады. Германия, Франция және Италия сияқты елдер, әсіресе үкіметтік субсидиялар қолжетімді болған кезде, көбірек үнемдеуді көрсетеді.
Hien R290 EocForce сериясы 6-16 кВт жылу сорғысы: Моноблокты ауадан суға жылу сорғысы
Негізгі ерекшеліктері:
Барлығы бір жерде функционалдылық: жылыту, салқындату және тұрмыстық ыстық су функциялары
Икемді кернеу опциялары: 220–240 В немесе 380–420 В
Ықшам дизайн: 6–16 кВт ықшам блоктар
Экологиялық таза хладагент: Жасыл R290 хладагент
Сыбыр-тыныш жұмыс: 1 м қашықтықта 40,5 дБ(А)
Энергия тиімділігі: SCOP 5.19 дейін
Төтенше температуралық өнімділік: –20 °C температурада тұрақты жұмыс
Жоғары энергия тиімділігі: A+++
Ақылды басқару және фотоэлектрлік құрылғыларға дайын
Легионеллаға қарсы функциясы: Максималды шығыс су температурасы 75ºC
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 10 қыркүйек