Progettazione HVAC | Analisi completa dei principi, progettazione, selezione, costruzione e debug delle pompe di calore ad aria!

1. Progettazione HVAC | Analisi completa dei principi, progettazione, selezione, costruzione e debug delle pompe di calore ad aria!

Una pompa di calore è un dispositivo che trasferisce l'energia termica da una fonte di calore a bassa temperatura a una fonte di calore ad alta temperatura. La fonte di calore a bassa temperatura comunemente utilizzata nei dispositivi a pompa di calore è il mezzo circostante: aria, acqua di fiume, acqua di mare, acque reflue urbane, acque superficiali, acque sotterranee, acqua di recupero, serbatoi di acqua antincendio o fluidi ausiliari di lavoro scaricati da apparecchiature di produzione industriale, che spesso hanno temperature simili a quelle del mezzo circostante. A seconda delle diverse fonti di calore a bassa temperatura, le pompe di calore possono generalmente essere suddivise in: aria, acqua e geotermica.

Principio di base dello scaldabagno a pompa di calore ad aria

È costituito principalmente da un compressore, uno scambiatore di calore, un ventilatore assiale, un serbatoio d'acqua isolato, una pompa dell'acqua, un serbatoio di accumulo del liquido, un filtro, un dispositivo di strozzamento e un regolatore elettronico automatico. Dopo l'accensione, il ventilatore assiale inizia a funzionare. L'aria esterna subisce uno scambio termico attraverso l'evaporatore e l'aria raffreddata viene scaricata dal sistema dal ventilatore. Allo stesso tempo, il fluido di lavoro all'interno dell'evaporatore assorbe calore e vaporizza, per poi essere aspirato nel compressore. Il compressore comprime questo gas del fluido di lavoro a bassa pressione in gas ad alta temperatura e alta pressione e lo invia al condensatore. L'acqua, forzata a circolare dalla pompa dell'acqua, passa anch'essa attraverso il condensatore e viene riscaldata dal fluido di lavoro prima di essere inviata all'utente per l'utilizzo. Il fluido di lavoro viene raffreddato fino a diventare liquido, che fluisce nuovamente nell'evaporatore dopo essere stato strozzato e raffreddato dalla valvola di espansione. Questo ciclo funziona ripetutamente e il calore dell'aria viene continuamente pompato nell'acqua, facendo sì che la temperatura dell'acqua nel serbatoio isolato aumenti gradualmente, raggiungendo infine circa 55 ℃, temperatura ideale per fare un bagno.

Uno scaldacqua a pompa di calore è composto da compressore, condensatore, evaporatore, ventilatore assiale, serbatoio di stoccaggio del liquido, filtro, dispositivo di intercettazione e regolatore automatico elettronico. Il compressore, il condensatore, l'evaporatore e il dispositivo di regolazione sono indicati come i quattro componenti principali.

compressore

Funzione: Macchina a fluido passivo che eleva il gas da bassa pressione ad alta pressione. È il cuore del sistema di refrigerazione, che aspira il gas refrigerante a bassa temperatura e bassa pressione dal tubo di aspirazione, aziona il pistone per comprimerlo tramite il motore e scarica il gas refrigerante ad alta temperatura e alta pressione nel tubo di scarico, fornendo energia al ciclo di refrigerazione, realizzando così un ciclo di refrigerazione a compressione, condensazione, espansione ed evaporazione (assorbimento di calore).

Tipi comuni: tipo rotativo; tipo Vortex; tipo a vite. Le unità domestiche generalmente utilizzano il tipo rotativo. Le unità commerciali generalmente utilizzano il tipo Vortex e il tipo a vite.

Compressore rotativo

Principio di funzionamento: il motore di un compressore rotativo non ha bisogno di convertire il moto rotatorio del rotore nel moto alternativo del pistone, ma aziona direttamente il pistone rotante per eseguire il moto rotatorio necessario a completare la compressione del vapore refrigerante.

Vantaggi: Grazie al movimento rotatorio del pistone, la compressione è fluida, stabile ed equilibrata. Inoltre, i compressori d'aria rotativi non hanno spazio libero e non subiscono interferenze da parte dei gas in espansione, offrendo quindi i vantaggi di un'elevata efficienza di compressione, pochi componenti, dimensioni ridotte, peso ridotto, buone prestazioni di bilanciamento, bassa rumorosità, misure di protezione complete e basso consumo energetico. Il modello convenzionale 1-2.5P utilizza un compressore rotativo.

compressore scroll

Principio di funzionamento: un compressore a spirale è un compressore con un volume comprimibile composto da una spirale evolvente fissa e da una spirale mobile evolvente con traslazione rotazionale eccentrica.

Vantaggi: Il design esclusivo del compressore scroll lo rende un compressore a risparmio energetico nel mondo odierno. Il componente operativo principale del compressore scroll, il disco scroll, ha una tenuta stagna senza usura, con conseguente maggiore durata ed è noto come compressore esente da manutenzione. Il compressore a vortice funziona in modo fluido, con vibrazioni minime e un ambiente di lavoro silenzioso, ed è anche noto come "compressore ultrastatico". Il compressore a vortice ha una struttura innovativa e precisa, con vantaggi quali volume ridotto, bassa rumorosità, peso leggero, basse vibrazioni, basso consumo energetico, lunga durata, trasmissione del gas continua e stabile, funzionamento affidabile e fonte di gas pulita. I compressori a spirale sono generalmente utilizzati in piccole apparecchiature a pompa di calore e il modello convenzionale da 3-10 HP utilizza un compressore a spirale.

dispositivo di limitazione

Funzione:

1. Strozzamento e riduzione della pressione: il refrigerante liquido a media temperatura e alta pressione proveniente dal condensatore viene strozzato per ridurne la temperatura e la pressione, trasformando il refrigerante che entra nell'evaporatore in un vapore umido con una temperatura di saturazione inferiore, garantendo che il refrigerante ebollizione a basse temperature per abbassare la temperatura dell'aria che entra nell'auto.

2. Regolare la portata per adattare automaticamente la portata del refrigerante in base alle variazioni del carico di raffreddamento e della velocità del motore, in modo che il sistema di refrigerazione mantenga sempre la capacità di raffreddamento più adatta.

3. Prevenire inceppamenti e surriscaldamenti. Controllare la portata del refrigerante in base alla temperatura all'uscita dell'evaporatore per garantire la completa vaporizzazione del refrigerante nell'evaporatore e prevenire colpi d'ariete nel compressore; allo stesso tempo, controllare la temperatura di surriscaldamento del vapore refrigerante per prevenire il verificarsi di fenomeni di surriscaldamento anomali.

Tipi comuni: valvola di espansione elettronica; valvola di espansione termica; tubo capillare.

valvola di espansione termostatica

Principio di funzionamento: la valvola di espansione termica controlla il flusso di refrigerante in ingresso nell'evaporatore rilevando il grado di surriscaldamento del refrigerante gassoso all'uscita dell'evaporatore. La valvola di espansione termica è composta da un meccanismo di induzione, un attuatore, un meccanismo di regolazione e un corpo valvola. Il meccanismo di induzione è riempito con fluido di lavoro Freon e il bulbo di rilevamento della temperatura è posizionato all'uscita dell'evaporatore. Tra la temperatura di uscita e la temperatura di evaporazione si verifica una differenza di temperatura, solitamente definita surriscaldamento.

valvola di espansione elettronica

Principio di funzionamento: il controller calcola i parametri raccolti dai sensori e invia istruzioni di regolazione alla scheda di azionamento, che invia segnali elettrici alla valvola di espansione elettronica per controllarne l'azione. La valvola di espansione elettronica impiega solo pochi secondi per aprirsi completamente dalla posizione completamente chiusa, con una rapida velocità di reazione e azione, senza fenomeni di surriscaldamento statico, e le caratteristiche e la velocità di apertura e chiusura possono essere impostate manualmente.

Caratteristiche: Per le valvole di espansione termica, quando la temperatura ambiente è bassa, la variazione di pressione del fluido di rilevamento della temperatura all'interno della camera di rilevamento della temperatura si riduce notevolmente, il che influisce seriamente sulle prestazioni di regolazione. Per le valvole di espansione elettroniche, i componenti di rilevamento della temperatura sono termocoppie o termistori, che possono riflettere accuratamente le variazioni di surriscaldamento a basse temperature. Pertanto, in ambienti a bassa temperatura come le celle frigorifere dei magazzini frigoriferi, le valvole di espansione elettroniche possono anche fornire una buona regolazione del flusso.

evaporatore

Principio di funzionamento: l'evaporatore è un componente importante tra i quattro principali componenti della refrigerazione. Il "liquido" condensato a bassa temperatura attraversa l'evaporatore e scambia calore con l'aria esterna, "vaporizzando" e assorbendo calore, ottenendo l'effetto di raffreddamento. L'unità ad aria adotta un evaporatore alettato. L'unità ad acqua adotta scambiatori di calore a piastre.

condensatore

Principio di funzionamento: un dispositivo che rimuove rapidamente il calore da un tubo e converte gas o vapore in liquido. Tipi comuni: scambiatore di calore a fascio tubiero (unità di acqua calda convenzionale), scambiatore di calore a tubi di titanio (unità per piscina) e scambiatore di calore a manicotto (unità modulare raffreddata ad aria).

valvola a quattro vie

Funzione: La valvola a quattro vie è il componente principale utilizzato per lo sbrinamento nei sistemi a pompa di calore. Una valvola a quattro vie è composta da tre parti: una valvola pilota, una valvola principale e una bobina elettromagnetica.

Principio di lavoro: una valvola a quattro vie è diversa da una normale valvola a solenoide di recitazione diretta. Deve funzionare sotto una certa pressione per funzionare correttamente. Una valvola a quattro vie è composta da tre parti: una valvola pilota, una valvola principale e una bobina elettromagnetica. La bobina elettromagnetica può essere smontata e la valvola pilota è saldata alla valvola principale nel suo insieme. Quando la bobina della valvola del solenoide si trova in uno stato di accensione, come mostrato nella Figura 1, la valvola di scorrimento pilota si muove a sinistra sotto l'unità della molla di compressione sul lato destro. Il gas ad alta pressione entra nel tubo capillare ① e quindi entra nella camera del pistone di estremità destra. D'altra parte, il gas nella camera del pistone dell'estremità sinistra viene scaricato. A causa della differenza di pressione tra le due estremità del pistone, il pistone e la valvola di scorrimento principale si muovono a sinistra, causando la comunicazione del tubo di scarico (tubo s) con il tubo di collegamento dell'unità esterna (tubo C) e gli altri due tubi di collegamento per comunicare, formando un ciclo di riscaldamento. Quando la bobina della valvola del solenoide è nello stato energizzato, come mostrato nella Figura 2, la valvola di scorrimento pilota supera la tensione della molla di compressione e si sposta a destra sotto la forza magnetica generata dalla bobina del solenoide. Il gas ad alta pressione entra nel tubo capillare ① e quindi entra nella camera del pistone dell'estremità sinistra. D'altra parte, il gas nella camera del pistone di estremità destra viene scaricato. A causa della differenza di pressione tra le due estremità del pistone, il pistone e la valvola di scorrimento principale si muovono a destra, facendo comunicare un tubo di scarico del tubo di scarico (tubo s) e le altre due tubi di collegamento per comunicare, formando un ciclo di scongelamento.

Altri componenti: sensori, pressostati, refrigerante.

Scelta del luogo di installazione per le unità esterne:

1. Fornire spazio sufficiente per l'installazione e la manutenzione

2. L'ingresso e l'uscita dell'aria non devono essere ostruiti e non devono soffiare venti forti ovunque

3. Area asciutta e ventilata

4. La superficie di appoggio è piana e in grado di sopportare il peso dell'unità esterna. Può essere installata orizzontalmente senza aumentare rumore e vibrazioni.

5. Il rumore di funzionamento e l'aria di scarico non disturbano i vicini

6. Nessuna posizione di perdita di gas infiammabile

7. Facile installazione di tubi di ingresso e uscita dell'acqua e collegamenti elettrici

8. Posizioni consigliate: balconi, pannelli di aria condizionata esterni, tetti, ecc.

Attenzione: l'installazione nei seguenti luoghi può causare guasti alla macchina (se inevitabile, consultare): 1. Luoghi con oli minerali come l'olio motore; 2. Fabbriche con forti fluttuazioni della tensione di alimentazione; 3. Automobili o cabine; 4. Cucine e altri luoghi pieni di olio, gas e goccioline di olio; 5. Luoghi con gas o materiali infiammabili; 6. Luoghi in cui evaporano gas acidi o alcalini; 7. Altre condizioni ambientali speciali.

Scelta del luogo di installazione per i serbatoi dell'acqua domestici:

1. Fornire spazio sufficiente per l'installazione e la manutenzione

2. La superficie di appoggio è piana, in grado di sopportare il peso dell'unità esterna e può fissare il serbatoio dell'acqua in direzione verticale

3. Posizione delle perdite di gas non corrosivo

4. Facile da installare e collegare tubi dell'acqua e collegamenti elettrici

5. È conveniente che l'acqua scaricata durante il funzionamento della valvola di sicurezza venga scaricata senza problemi nella fognatura

6. Assicurarsi che l'acqua scaricata durante il funzionamento della valvola di sicurezza non schizzi su pavimenti in legno e mobili

7. Se il serbatoio dell'acqua è più alto dell'uscita dell'acqua calda, è necessario installare una valvola di sicurezza a pressione positiva e negativa sul tubo dell'acqua calda

La differenza di altezza tra il serbatoio dell'acqua e l'unità non deve superare i 3,5 m

Attenzione: 1. Determinare il percorso di movimento corretto

2. Cercare di trasportare la macchina il più possibile nelle sue condizioni originali

3. Installare gli accessori secondo le istruzioni riportate nel manuale del serbatoio dell'acqua

4. Posizionare il serbatoio dell'acqua in posizione verticale per l'installazione