空気熱源ヒートポンプの動作原理は何ですか? 日本

空気熱源ヒートポンプの動作原理は何ですか?

効率的で省エネ、環境に優しい暖房・冷房設備として、 空気源ヒートポンプ 空気源ヒートポンプは、現代のエネルギー利用の分野で重要な位置を占めています。空気源ヒートポンプの動作原理は、熱伝達の概念に基づいており、空気中の熱エネルギーを巧みに利用してエネルギーの伝達と改善を実現し、多くの重要な利点があります。以下では、空気源ヒートポンプの動作原理と利点について詳しく説明します。

基本的な作業サイクル

空気源ヒートポンプは、主に蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の 4 つのコア コンポーネントで構成されています。空気源ヒートポンプの動作プロセスは、閉サイクル システムを形成します。

1. 蒸発器 - 熱抽出

蒸発器は、空気源ヒートポンプと外気との間の熱交換のための重要な部品です。蒸発器では、低温低圧の液体冷媒（フロンなど）が膨張弁で絞られ減圧された後に入ります。このとき、冷媒の沸点が大幅に低下し、蒸発器内で急速に蒸発して気化します。液体から気体状態に吸収される熱量が多く、蒸発器周辺の空気温度が比較的高いため、空気から冷媒に熱が伝達され、冷媒が低温低圧の気体状態に蒸発し、空気が冷却されます。このプロセスは、自然の巨大な「熱貯蔵庫」から自由な熱を抽出するのと同じように、空気から熱を吸収するという目的を達成します。

2. コンプレッサー - エネルギー改善

蒸発器から出てきた低温低圧のガス冷媒はコンプレッサーに吸い込まれ、コンプレッサーはそれを圧縮して仕事をします。コンプレッサーの強力な圧縮により、冷媒の圧力と温度が急激に上昇し、高温高圧のガスになります。このとき、冷媒に含まれるエネルギーが大幅に増加します。水ポンプで低い場所から高い場所に水を汲み上げると水の位置エネルギーが増加するのと同じように、コンプレッサーは冷媒にエネルギーを与え、高温環境に熱を放出する能力を持たせます。

3. コンデンサー - 熱の放出 

高温高圧のガス冷媒はその後、凝縮器に入ります。凝縮器は通常、暖房が必要な室内空間（床暖房パイプ、ラジエーターなど）または家庭用温水タンクに接続されています。冷媒の温度は室内環境や水槽内の水の温度よりも高いため、冷媒から室内空間または水に熱が伝達され、室内温度が上昇したり、水が加熱されたりします。このプロセス中に、ガス冷媒は熱を放出した後、徐々に凝縮して液化し、液体状態に戻り、空気から室内または水に熱を輸送するという重要なステップが完了します。

4. 膨張弁 - 循環制御

液体冷媒は凝縮器から流出した後、膨張弁を通過します。膨張弁の機能は、冷媒を絞って減圧し、冷媒の圧力と温度を再び下げて、蒸発器に入るときに低温低圧状態に戻して、蒸発器での次の熱吸収蒸発プロセスの準備をすることです。膨張弁は流量調整弁のようなもので、冷媒の流量と圧力を正確に制御して、空気源ヒートポンプシステム全体が安定して効率的に動作できるようにします。

このような連続サイクルプロセスを通じて、空気源ヒートポンプは空気から熱を継続的に吸収し、それをより高い温度レベルに上げ、室内暖房、家庭用給湯器、または夏季の冷房機能を実現します（冷媒の流れ方向を切り替えることで、室内の熱が屋外の空気に伝達されます）。