Интернет журныл о промышленности в Украине

Zubadan - теплові насоси Mitsubishi Electric

  1. Особливості теплових насосів ZUBADAN
  2. Максимальна теплопродуктивність при пуску
  3. Схема серії теплових насосів Mitsubishi Electric ZUBADAN
  4. Принцип роботи теплових насосів
  5. Технології теплових насосів Mitsubishi Electric ZUBADAN
  6. Ланцюг двухфазного уприскування: метод парожидкостной інжекції
  7. теплообмінник HIC
  8. Компресор з штуцером інжекції

Особливості теплових насосів ZUBADAN

  • Теплові насоси ZUBADAN випускаються в побутової, напівпромислової і мультизональной модифікаціях.
  • Теплопродуктивність 1 системи може складати від 3 до 63 кВт.
  • Мінімальна температура зовнішнього повітря -25 ° С. При більш низьких температурах холодного періоду року встановлюють, так звані, бівалентні системи з додатковим джерелом тепла. Така комбінація дозволяє, практично весь опалювальний період використовувати тепловий насос, і лише в рідкісні холодні дні задіяти додаткове джерело тепла.
  • Передбачено центральне управління системою опалення та гарячого водопостачання, диспетчеризація і підключення до систем «розумний дім».

стабільна теплопродуктивність

Компанія Mitsubishi Electric представляє системи серії ZUBADAN Inverter (на японській мові це означає «супер обігрів»). Відомо, що продуктивність теплових насосів "повітря-вода", що використовують для обігріву приміщень низькопотенційне тепло зовнішнього повітря, зменшується при зниженні температури на вулиці. І це зменшення далеко не останнє: при температурі -20 ° С теплопродуктивність на 40% менше номінального значення, зазначеного в специфікаціях приладів і виміряного при температурі + 7 ° С. Саме з цієї причини повітряні теплові насоси не розглядають в країнах з холодними зимами як повноцінний нагрівальний прилад. Ставлення до них докорінно змінилося з появою теплових насосів серії ZUBADAN Inverter.

Теплопродуктивність напівпромислових систем Mitsubishi Electric серії ZUBADAN Inverter зберігає номінальне значення аж до температури зовнішнього повітря -15 ° С. При подальшому зниженні температури (завод-виробник гарантує працездатність системи до температури -25 ° С) теплопродуктивність починає зменшуватися. Але при цьому зберігається перевага як перед звичайними системами, так і перед енергоефективними системами серії POWER Inverter.

Максимальна теплопродуктивність при пуску

Алгоритм управління ланцюгом інжекції може бути оптимізований з метою досягнення максимальної теплової потужності, наприклад, при пуску системи в холодному приміщенні. Інший режим, в якому важлива максимальна продуктивність - це режим відтавання зовнішнього теплообмінника (випарника). Режим відтавання, уникнути якого в теплових насосах з повітряним охолодженням неможливо, відбувається швидко і абсолютно непомітно для користувача.

Схема серії теплових насосів Mitsubishi Electric ZUBADAN

серія

Найменування

Теплопродуктивність, кВт

призначення

Побутова серія

Зовнішній блок ZUBADAN MUZ-FD VABH

3,2

4,0

6,0

• Повітряне опалення

Напівпромислова серія Mr. Slim Зовнішній блок ZUBADAN PUHZ-HRP

8,0

11,2

14,0

• Повітряне опалення

• Нагрівання (охолодження) води

Зовнішній блок ZUBADAN PUHZ-HRP200YKA

23,0

• Нагрівання (охолодження) води

Зовнішній блок POWER INVERTER PUHZ-RP

7,0

8,0

11,2

14,0

16,0

23,0

27,0

• Повітряне опалення

• Нагрівання (охолодження) води

Зовнішній блок POWER INVERTER PUHZ-W

5,0

9,0

• Нагрівання (охолодження) води

Зовнішній блок ZUBADAN PUHZ-HW

11,2

14,0

• Нагрівання (охолодження) води

Гідромодулі Stiebel Eltron

5,0

7,0

8,0

9,0

11,2

14,0

• Нагрівання води

Теплова завіса PHV DXE

5,3

5,6

7,9

8,3

11,2

• Теплова завіса

Мультизональні VRF-системи City Multi G5 Зовнішній блок ZUBADAN PUHY-HP

25,0

31,5

50,0

63,0

• Повітряне опалення

• Нагрівання (охолодження) води

Бустерний блок PWFY-P BU

12,5

• Нагрівання води (до 70 ° С)

Теплообмінний блок PWFY-P AU

12,5

25,0

• Нагрівання (охолодження) води

Теплова завіса VRF PHV DXE

5,3

5,6

7,9

8,3

11,2

• Теплова завіса

Принцип роботи теплових насосів

Другий закон термодинаміки говорить: «Теплота мимоволі переходить від тел більш нагрітих до тіл менш нагрітих». А чи можна змусити тепло рухатися в зворотному напрямку? Так, але в цьому випадку будуть потрібні додаткові витрати енергії (робота).

Системи, які переносять тепло в зворотному напрямку, часто називають тепловими насосами. Тепловий насос може являти собою парокомпрессионной холодильну установку, яка складається з наступних основних компонентів: компресор, конденсатор, розширювальний вентиль і випарник. Газоподібний холодоагент надходить на вхід компресора. Компресор стискає газ, при цьому його тиск і температура збільшуються (універсальний газовий закон Менделєєва-Клапейрона). Гарячий газ подається в теплообмінник, званий конденсатором, в якому він охолоджується, передаючи своє тепло повітрю або воді, і конденсується - переходить в рідкий стан. Далі на шляху рідини високого тиску встановлений розширювальний вентиль, що знижує тиск холодоагенту. Компресор і розширювальний вентиль ділять замкнутий гідравлічний контур на дві частини: сторону високого тиску і сторону низького тиску. Проходячи через розширювальний вентиль, частина рідини випаровується, і температура потоку знижується.

Далі цей потік надходить в теплообмінник (випарник), пов'язаний з навколишнім середовищем (наприклад, повітряний теплообмінник на вулиці). При низькому тиску рідина випаровується (перетворюється в газ) при температурі нижче, ніж температура зовнішнього повітря або грунту. В результаті частина тепла зовнішнього повітря або грунту переходить у внутрішню енергію холодоагенту. Газоподібний холодоагент знову надходить в компресор - контур замкнулося.

Можна сказати, що робота компресора йде не стільки на «виробництво» теплоти, скільки на її переміщення. Тому, витрачаючи всього 1 кВт електричної потужності на привід компресора, можна отримати теплопродуктивність конденсатора близько 5 кВт.

Тепловий насос нескладно змусити працювати в зворотному напрямку, тобто використовувати його для охолодження повітря в приміщенні влітку.

Принцип отримання тепла за допомогою теплового насоса відрізняється від традиційних систем нагріву, заснованих на спалюванні газу або рідкого палива, а також прямого перетворення електричної енергії в теплову. У таких системах одиниця енергії енергоносія перетворюється в неповну одиницю теплової енергії. У той час як тепловий насос, витрачаючи одиницю електричної енергії, «перекачує» в приміщення від 2 до 6 одиниць теплової енергії, забираючи її з зовнішнього повітря. Тому висока ефективність повітряного теплового насоса робить природним вибір на користь таких систем для опалення приміщень та нагрівання води на об'єктах, що мають обмежені енергоресурси.

Додатковий енергетичний і економічний ефект застосування теплових насосів заснований на створенні контуру утилізації (використання) тепла в рамках єдиної системи охолодження, опалення та нагріву води. Ця можливість затребувана на об'єктах зі значним споживанням гарячої води, наприклад, в ресторанах, фітнес-клубах, офісах і котеджах.


"1 кВт"
споживана електрична потужність + "4 кВт"
теплота зовнішнього повітря = "5 кВт"
теплопродуктивність

Коефіцієнт енергоефективності теплового насоса

СОР = 5/1 кВт

Технології теплових насосів Mitsubishi Electric ZUBADAN

Для зменшення розмірів компресорів компанія Mitsubishi Electric застосовує запатентований метод термомеханічної фіксації елементів компресора всередині герметичного корпусу. Це дозволяє в компактному корпусі зовнішнього блоку побутової серії розмістити потужний компресор. Переразмеренним компресор здатний забезпечувати високу теплопродуктивність при низькій температурі зовнішнього повітря. А завдяки інверторному приводу програмно реалізована стабільна продуктивність.

Ланцюг двухфазного уприскування: метод парожидкостной інжекції

Унікальна запатентована технологія двофазного упорскування холодоагенту в компресор забезпечує стабільну теплопродуктивність при зниженні температури зовнішнього повітря.

У системах ZUBADAN Inverter застосовується метод парожидкостной інжекції. У режимі обігріву тиск рідкого холодоагенту, що виходить з конденсатора, роль якого виконує теплообмінник внутрішнього блоку, трохи зменшується за допомогою розширювального вентиля LEV B. парожідкостная суміш (точка 3) надходить в ресивер «Power Receiver». Усередині ресивера проходить лінія всмоктування, і здійснюється обмін теплотою з газоподібним холодоагентом низького тиску. За рахунок цього температура суміші знову знижується (точка 4), і рідина надходить на вихід ресивера. Далі кілька рідкого холодоагенту відгалужується через розширювальний вентиль LEV C в ланцюг інжекції - теплообмінник HIC. Частина рідини випаровується, а температура суміші, що утворюється знижується. За рахунок цього охолоджується основний потік рідкого холодоагенту, що проходить через теплообмінник HIC (точка 5). Після дроселювання за допомогою розширювального вентиля LEV A (точка 6) суміш рідкого холодоагенту і утворився в процесі зниження тиску пара надходить у випарник, тобто теплообмінник зовнішнього блоку. За рахунок низької температури випаровування тепло передається від зовнішнього повітря до холодоагенту, і рідка фаза в суміші повністю випаровується (точка 7). В результаті проходу через трубу низького тиску в ресивері «Power Receiver», перегрів газоподібного холодоагенту збільшується, і він надходить в компресор. Крім того, цей ресивер згладжує коливання проміжного тиску при флуктуаціях зовнішньої теплового навантаження, а також гарантує подачу на розширювальний вентиль ланцюга інжекції тільки рідкого холодоагенту, що стабілізує роботу цього ланцюга.

Частина рідкого холодоагенту, відгалуження від основного потоку в ланцюг інжекції, перетворюється в парожідкостная суміш середнього тиску. При цьому температура суміші знижується, і вона подається через спеціальний штуцер інжекції в компресор, здійснюючи повне проміжне охолодження холодоагенту в процесі стиснення і забезпечуючи тим самим розрахункову довговічність компресора.

Розширювальний вентиль LEV B задає величину переохолодження холодоагенту в конденсаторі. Вентиль LEV A визначає перегрів в випарнику, а LEV C підтримує температуру перегрітої пари на виході компресора близько 90 ° С. Це відбувається за рахунок того, що, потрапляючи через ланцюга інжекції в замкнуту область між спіралями компресора, двофазна суміш перемішується з газоподібним гарячим холодоагентом, і рідина з суміші повністю випаровується. Температура газу знижується. Регулюючи склад парожидкостной суміші, можна контролювати температуру нагнітання компресора. Це дозволяє не тільки уникнути перегріву компресора, але і оптимізувати теплопродуктивність конденсатора.

теплообмінник HIC

Теплообмінник HIC в розрізі

Призначення: Рідкий холодоагент частково випаровується, і двофазна суміш рідина-газ подається на вхід інжекції компресора.

Ефект: Збільшення енергоефективності системи при роботі ланцюга інжекції хладагента.

Інжекція рідкого холодоагенту створює суттєве навантаження на компресор, знижуючи його енергетичну ефективність. Для зменшення цього навантаження введений теплообмінник HIC. Передача теплоти між потоками холодоагенту з різними тисками призводить до того, що частина рідини випаровується. Новоутворена парожидкостная суміш при інжекції в компресор створює меншу додаткове навантаження.

Компресор з штуцером інжекції

Призначення: Збільшення витрат холодоагенту через компресор.

Ефект: Збільшення теплової потужності при низькій температурі зовнішнього повітря. Підвищення температури повітря на виході внутрішнього блоку, а також скорочення тривалості режиму відтавання.

Парожідкостная суміш, що пройшла теплообмінник HIC, надходить через штуцер інжекції в компресор. Таким чином, компресор має два входи: штуцер всмоктування і штуцер інжекції. Керуючи витратою хладагента в ланцюзі інжекції, вдається збільшити циркуляцію хладагента через компресор при низькій температурі зовнішнього повітря, тим самим підвищуючи теплопродуктивність системи.

У верхній нерухомою спіралі компресора передбачені отвори для упорскування холодоагенту на проміжному етапі стиснення.


А чи можна змусити тепло рухатися в зворотному напрямку?