Kodėl 2024 m. Šilumos siurbliai pateko į „10 geriausių proveržių technologijų“ sąrašą?

2024 m.,Šilumos siurblys„MIT Technology Review“ technologija buvo oficialiai pasirinkta kaip viena iš „10 geriausių proveržių technologijų“. Šis pripažinimas atkreipė platų dėmesį į šilumos siurblius, todėl daugelis leido domėtis, kas daro šią technologiją tokią nuostabią.

1. Šilumos siurblių principas ir darbo mechanizmas

Iš esmės šilumos siurblys yra energijos ir efektyvus prietaisas, kurį lemia aukštos laipsnio energija (paprastai elektra ar šilumos energija), perkelia šilumą iš žemo laipsnio šilumos šaltinio (pvz., Oras, vanduo ar dirvožemis) į aukštos klasės šilumos šaltinį. Tai teikia šildymo, vėsinimo ir karšto vandens tiekimo paslaugas gyvenamosioms, komercinėms ir pramoninėms bei žemės ūkio reikmėms.

Pagrindinis šilumos siurblio kaitinimo principas yra pagrįstas atvirkštinio Carnot ciklu. Aukšta temperatūra ir aukšta slėgio garai, išleidžiami iš kompresoriaus, patenka į kondensatorių. Čia šaltnešio garai išskiria šilumą iki aukštos temperatūros šilumos šaltinio ir yra kondensuotas į skystą šaltnešį (suskystinimas). Tada skysta darbinė terpė praeina per droselio įtaisą, kuris sumažina jo slėgį ir praplečia jį prieš įeinant į garintuvą. Garintuve dujų ir skysčių mišraus šaltnešio skystis sugeria šilumą iš žemos temperatūros šilumos šaltinio (pvz., Oras, vanduo ar dirvožemis) ir garina, kad susidarytų garai (garinimas). Tada šaltnešio garai yra įkvepiami kompresoriaus, kad būtų atliktas ciklas, nuolat gaunantis šilumos energiją. Tai darydamas, jis „siurbia“ šilumą iš išorinio žemos temperatūros oro, vandens ar dirvožemio vartotojams, turintiems aukštesnę temperatūrą, taigi uždirba pavadinimą „šilumos siurblys“.

2. Energijos taupymas ir aplinkos apsaugos pranašumai

Viena iš reikšmingiausių priežasčių, kodėl šilumos siurbliai yra sąraše, yra jų išskirtinė energija - taupymas ir aplinkos apsaugos ypatybės. Šilumos siurbliai nėra šilumos - generavimo įtaisai, o greičiau šilumos pernešėjai. Jie sunaudoja nedidelį kiekį elektros energijos, kad galėtų perkelti šilumą iš žemos temperatūros aplinkos į aukštą temperatūrą. Šilumos siurblių veikimo koeficientas (COP) kai kuriais atvejais gali pasiekti stulbinantį 300–400% ar net didesnį. Tai reiškia, kad kiekvienam sunaudoto elektros energijos vienetui šilumos siurblys gali perkelti tris ar daugiau kartų ar daugiau šilumos energijos, o tai yra daug efektyvesnė nei tradiciniai elektriniai šildymo įtaisai, pavyzdžiui, elektriniai šildytuvai.

Kalbant apie aplinkos apsaugą, dauguma tradicinių šildymo būdų priklauso nuo iškastinio kuro, tokių kaip anglis ir gamtinės dujos, kurie degimo metu išleidžia didelę šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, prisidedant prie klimato pokyčių. Priešingai, kai šilumos siurblius varo atsinaujinantys energijos šaltiniai, tokie kaip saulės ar vėjo energija, jie gali žymiai sumažinti anglies išmetimą. Pvz., Jei daugiau pastatų pereina iš natūralių - dujų šildomų sistemų prie elektrinių šilumos siurblių, veikiančių atsinaujinančią energiją, tai galėtų padėti namams, biuruose ir gamybos įrenginiams dramatiškai sumažinti jų išmetamųjų teršalų kiekį. Remiantis optimistinėmis prognozėmis, iki 2030 m. Šilumos siurbliai gali sumažinti 500 milijonų tonų išmetamų teršalų kiekį, prilygstantį visiems automobiliams nuvežti Europoje nuo kelių.

3. Platūs taikymo laukai

Šilumos siurbliai turi plačią taikymo sritį, kuri yra dar vienas svarbus jų pasirinkimo veiksnys. Pastatų sektoriuje jie naudojami šildymui, vėsinimui, sausinimui ir karšto vandens tiekimui. Šaltesniuose regionuose oro šaltinio šilumos siurbliai žiemą gali suteikti šiltą orą, o vasarą jie gali veikti atvirkščiai, kad atvėstų vidaus aplinką, pakeisdami atskirų šildymo ir aušinimo sistemų poreikį. Žemės ūkio srityje šilumos siurbliai naudojami džiovinimo procesuose ir aplinkos kontrolėje, o tai padeda pagerinti kaimo ekonominę struktūrą. Pavyzdžiui, džiovinant žemės ūkio produktus, tokius kaip grūdai ir vaisiai, šilumos siurbliai gali užtikrinti vienodą džiovinimą ir energijos taupymą.

Pramoninėje gamyboje aukštos temperatūros šilumos siurbliai naudojami įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip naftos chemijos, minkštimo perdirbimo, keramikos, spausdinimo ir tekstilės pramonės šakos. Jie gali patenkinti aukštus šių pramonės šakų temperatūros proceso reikalavimus, pavyzdžiui, tiekti šilumą garų gamybai maisto perdirbimo ir popieriaus gamybai, todėl pramoninio gamybos proceso valymo procesas yra valomas. Be to, šilumos siurbliai taip pat padarė proveržį jūros vandens gėlinimo technologijoje, padedant išspręsti gėlo vandens trūkumo problemą kai kuriose pakrančių vietose.

4. Technologinės inovacijų ir plėtros tendencijos

Šilumos siurbliai taip pat pripažįstami dėl nuolatinių technologinių naujovių ir perspektyvių plėtros tendencijų. Ateityje šilumos siurblio technologija sutelks dėmesį į energijos vartojimo efektyvumo gerinimą, išlaidų mažinimą ir stabilumo padidinimą. Tiriamos naujos šilumos siurblių sistemos, pažangios šilumos - perdavimo medžiagos ir optimizuoti dizainai. Pvz., Kai kurie tyrimai atliekami naudojant naujų tipų šaltnešius, kurie yra ekologiškesni ir turi geresnę šilumą - perkėlimo našumą.

Tobulinant daiktų internetą (IoT) ir dirbtinį intelektą (AI), šilumos siurblio produktų intelektas tampa tendencija. Išmaniosios valdymo ir nuotolinio stebėjimo technologijos leidžia intelektualiam valdymui ir optimizuotam šilumos siurblių sistemų veikimui. Namų savininkai gali pakoreguoti šilumos siurblio veikimo režimą naudodamiesi mobiliųjų programų programomis, o sistema gali automatiškai sureguliuoti parametrus pagal vidaus ir lauko aplinką, pasiekdama geresnį energijos ir taupymo efektą.

Be to, šilumos siurblio technologija juda link įvairaus energijos sunaudojimo. Derinant saulės energiją, geoterminę energiją ir kitus atsinaujinančios energijos šaltinius su šilumos siurbliais, galite pasiekti bendrą kelių energijos šaltinių panaudojimą, dar labiau pagerinti energijos vartojimo efektyvumą ir sumažinti priklausomybę nuo tradicinių energijos šaltinių.

Pabaigoje,Šilumos siurbliai2024 m. Buvo išrinkti kaip viena iš „10 geriausių proveržių technologijų“ dėl jų unikalaus darbo principo, nepaprastos energijos - taupymo ir aplinkos apsaugos pranašumų, plataus taikymo laukų ir nuolatinių technologinių naujovių. Augant pasaulinei energijos - taupymo ir žemo - anglies technologijų paklausai, tikimasi, kad šilumos siurbliai ateityje vaidins dar svarbesnį vaidmenį, suteikdamas efektyvesnius ir tvarius energijos sprendimus įvairioms pramonės šakoms ir mūsų kasdieniam gyvenimui.