9.3.- ヒートポンプ

ヒートポンプとは、ある環境から別の環境に熱の形でエネルギーを交換する熱機械のことで、寒い場所から暖かい場所へとエネルギーを交換します。熱力学の第2原理により、熱は高温のものから低温のものへと自然に移動するため、その動作にはエネルギーの投入が必要です。

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ヒートポンプのサイクルは以下の通りです。

  • 圧縮: コンプレッサーは電気エネルギーを熱に変えて冷媒の液体に移し、圧力と温度を上げます。
  • 凝縮：凝縮器の中で冷媒が気体状態から液体状態に変化し、熱源に熱を与える。
  • 膨張：液体が気体に膨張して冷えること。
  • 蒸発：冷熱源から熱が吸収されて冷媒に移動します。

この基本スキームから、サイクルの効率を高めたり、特定のニーズに合わせて変更を加えることができます。

より高い性能を得るためには、エネルギー源である環境（空気、水、土壌、地下水…）から可能な限り高い温度を得ることが重要ですが、初期投資や認可にかかるコストなどの変数を考慮しなければなりません。

熱力学的なサイクルが同じであるように、ヒートポンプは周囲の空気を加熱したり冷却したりするために働くことができます。蒸発器と凝縮器の機能は、切換弁、2つの逆止弁、追加の膨張弁によって変更されます。

要件に応じて異なるエバポレータ設計が使用されます。

  • ダイレクトエバポレーターでは、冷媒が直接環境から熱を奪うため、コストが抑えられます。
  • ブライン回路エネルギー蒸発器では、液体が付いている回路は、熱源から蒸発器に熱を輸送し、距離を橋渡します。地下水や土壌、水から熱を取り出すときに使用します。ブライン回路にポンプを使用しているため、コストが高くなる。

ヒートポンプは、家庭やホテル、オフィスなどの空調設備で使用されていますが、プールや洗濯物の暖房など、他の分野でも使用されています。

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関連資料

ヒートポンプ の設備

1.- 物理学 2.- 電子工学 3.- 通信工学 4.- 電気工学 5.- エネルギー 6.- メカトロニクスと自動化 7.- 機械 8.- 流体力学 9.- 熱力学＆熱工学 10.- プロセス制御 11.- 化学工学 12.- 食品＆水処理技術 13.- 環境 14.- 生物医学工学 実験室付属品 カスタマイズされたパイロットプラント
9.2.- 暖房、 換気、 空調、 温水 9.3.- ヒートポンプ 9.4.- 冷凍 9.5.- 熱油圧配管システム 9.6.- 熱伝達 9.7.- 熱交換器 9.8.- 熱機械 9.9.- 内燃エンジン 9.10.- インストールとメンテナンス 9.1.- 熱力学の基礎と基本概念
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