4. Работа моноблочной холодильной машины в режиме теплового насоса : Холодильные машины и холодильные установки. Пример проектирования холодильных центров : Самоподготовка : АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

4. Работа моноблочной холодильной машины в режиме теплового насоса

Схема реверсивного холодильного цикла.

Схема реверсивного холодильного цикла
Рисунок 21
1 — компрессор;   4 — ресивер;
2 — четырёх ходовой клапан;    5, 9 — терморегулирующий вентиль;
3, 6 — обратный клапан;    7, 8 — теплообменники.
10 — отделитель жидкостной фазы.

МС — электродвигатель компрессора;
RTC — тепловое реле перегрузки электродвигателя компрессора;
SP1 — реле высокого давления;
SP2 — реле низкого давления;
ТС — термостат;
RTV — тепловое реле перегрузки электродвигателей вентиляторов;
SC — регулятор частоты вращения вентилятора;
ВТ — датчик температуры наружного воздуха.

Как видно из схемы холодильного цикла, в кондиционере идёт как бы перекачка тепла из помещения, в котором установлен испаритель, в окружающее пространство, как правило на улицу, где установлен конденсатор. Из испарителя всегда выходит более холодный воздух, а из конденсатора — более тёплый.

Если поменять местами конденсатор и испаритель, то мы будем греть помещение и охлаждать улицу, перекачивая тепло с улицы в помещение. Поскольку кондиционер не создаёт тепло (если, конечно, не учитывать нагрев от компрессора), а только перекачивает его, то затраты энергии получаются примерно в три раза меньше тепла, которое выделяется в помещение. Когда речь идёт о замене конденсатора на испаритель, то под этим понимается так называемый реверсивный цикл «теплового насоса», для чего в схему встраивается 4-х ходовой клапан, переключающий направление потоков хладагента.

В режиме «охлаждение» (смотри Рисунок 21а) пары хладагента – газа высокого давления, выходящего из компрессора  ( 1 ) через четырёх ходовой клапан ( 2 ) направляются в теплообменник – конденсатор ( 8 ), где происходит конденсация и изменение агрегатного состояния хладагента. Пары газа высокого давления превращаются в жидкость. Жидкий хладагент через обратный клапан ( 3 ) и ресивер ( 4 ) попадает в терморегулирующий вентиль ( 5 ). Терморегулирующий вентиль ( 9 ) и обратный клапан ( 6 ) при этом закрыты. Из ТРВ ( 5 ) жидкий хладагент поступает в теплообменник ( 7 ) — испаритель, где происходит кипение жидкого хладагента. После испарителя газообразный хладагент низкого давления через четырёх ходовой клапан ( 2 ) поступает в отделитель жидкой фазы ( 10 ) и далее во всасывающий патрубок компрессора ( 1 ).

В режиме «обогрева» (смотри Рисунок 21б) пары хладагента – газа высокого давления, выходящего из компрессора ( 1 ), через четырёх ходовой клапан ( 2 ), попадают в теплообменник ( 7 ), который в данном случае является конденсатором. В теплообменнике ( 7 ) происходит конденсация паров хладагента и из теплообменника выходит хладагент в жидком состоянии. Через обратный клапан ( 6 ) жидкий хладагент поступает в ресивер ( 4 ) и далее через терморегулирующий вентиль ( 9 ) хладагент в жидком состоянии поступает в теплообменник ( 8 ), который будет играть роль испарителя. В теплообменнике ( 8 ) будет происходить кипение жидкого хладагента. На выходе из теплообменника хладагент будет находиться в газовом состоянии низкого давления. Через четырёх ходовой клапан ( 2 ) газ низкого давления поступает в отделитель жидкой фазы ( 10 ) и далее во всасывающий патрубок компрессора ( 1 ). Терморегулирующий вентиль ( 5 ) и обратный клапан ( 3 ) при этом закрыты.

Реверсирование цикла производится четырёх ходовым клапаном ( 2 ).

Таким образом, для обеспечения возможности работы кондиционера в режиме «теплового насоса» необходимо выполнить следующие мероприятия:

  1. установить четырёх ходовой клапан реверсивного цикла;
  2. изменить (усилить) конструкцию теплообменника внутреннего блока, так как в режиме «обогрева» он работает под высоким давлением;
  3. установить отделитель жидкости перед компрессором, чтобы исключить попадание жидкого хладагента в компрессор при изменении режима работы кондиционера с охлаждения на обогрев и обратно;
  4. установить ещё один ТРВ и комплект обратных клапанов;
  5. установить дополнительный ресивер для жидкого хладагента, так как усложняются условия работы холодильной машины и увеличивается количество заправляемого хладагента.

Эффективность работы кондиционера в режиме «обогрева» оценивается отношением изменения энтальпии хладагента, или количества тепла, выделяемого в конденсаторе, к изменению энтальпии хладагента в процессе сжатия.

Аналогично режиму «охлаждения», значение коэффициента эффективности кондиционера в режиме «обогрева» определяется как отношение тепловой мощности к электрической мощности компрессора.