BME Energetikai Gpek s Rendszerek Tanszk

2010.05.23. 1

Htberendezs mrse

1. A mrs clja

Hztartsi htberendezs teljestmnytnyezjnek s villamos energiafogyasztsnak meghatrozsa.

2. A hts elmleti httere

Hts fogalma

A h termszetes ton a magasabb hmrsklet kzegbl az alacsonyabb hmrsklet kzegbe ramlik. Amennyiben valamely kzegbl egy nla kisebb hmrsklet kzeggel ht vonunk el htsrl beszlnk.

A hts megvalstsa

Ha a htend kzeg a krnyezetnl magasabb hmrsklet, lehetsg van a termszetes kzeggel (vzzel, levegvel stb.) trtn h-elvonsra. Ilyen esetekben termszetes htsrl van sz. Ha azonban a htend kzeg a krnyezetnl alacsonyabb hmrsklet, akkor mestersges htst kell alkalmazni.

Mestersges hts esetn a h az alacsonyabb hmrsklet kzegbl a magasabb hmrsklet kzegbe kerl. Mivel a h ramlsnak termszetes irnyt megfordtani nem tudjuk, ezrt szksgnk van egy hszllt kzegre, a htkzegre. A mestersges hts megvalstshoz egy krfolyamatot kell ltrehozni, melyben a htkzeg llapotvltozsokon megy keresztl. A htkzeg a krfolyamat egy bizonyos szakaszban a htend kzegnl alacsonyabb hmrsklet, a krfolyamat egy msik szakaszban pedig a termszetes kzegnl magasabb hmrsklet. A kt klnll krfolyamat-szakaszban trtn hcservel a hszllts az ltalunk kvnt irnyban valsul meg, azaz a h az alacsonyabb hmrsklet kzegbl a magasabb hmrsklet kzegbe kerl. Ez termszetesen energia-befektetst ignyel, mely lehet mechanikai-, h-, vagy villamos-energia. Azokat a berendezseket, amelyek a fent lert hszlltst kls energia befektetsvel megvalstjk, htberendezseknek nevezzk.

3. A htberendezs mkdsi elve

A htend kzeg lehet szilrd, folyadk, vagy lgnem; az atmoszfrikus kzeg ltalban vz vagy leveg. A legelterjedtebben hasznlt htkzegek a ht-krfolyamatban folyadk s gz halmazllapotok kztti fzisvltozsokon mennek keresztl, de lteznek gz halmazllapot htkzegek is.

A kzegek kztti hcserk a halmazllapotoknak megfelel kialakts hcserlkben jtszdnak le. A htkzeg a htend kzegbl elvonja a ht, minek sorn llapotvltozst szenved. Ahhoz, hogy ismt hfelvtelre alkalmas legyen ezt a ht el kell tle vonni. Erre a termszetes kzeget kell alkalmazni ami azonban ekkor mg melegebb mint a htkzeg. Energia befektetse rvn meg kell nvelni a htkzeg hmrsklett. Erre a clra a gyakorlatban legltalnosabban a mechanikus kompresszorok terjedtek el. A kompresszorban a htkzeg nyomst megnveljk, ezltal hmrsklete is emelkedni fog. Ezt kveten a htkzeg mr alkalmas az elvont s a komprimlssal bevitt h termszetes kzegnek trtn leadsra. A hleadst kveten a htkzeg nyomst cskkentjk (ltalban fojtszeleppel), ezzel prhuzamosan hmrsklete is cskken. A htkzeg gy ismt alkalmass vlik a hfelvtelre.

4. A htkrfolyamat minstse

A htberendezs zemeltetsnek clja a hszllts. Ennek megfelelen a htkrfolyamat annl kedvezbb, minl tbb h szllthat el adott viszonyok kztt a htend kzegbl egysgnyi energia-befektets rn.

Az egysgnyi bevitt teljestmnnyel ltesthet htteljestmnyt "teljestmnytnyeznek" nevezi a szakirodalom. A teljestmnytnyez (coefficient of performance) teht:

=

PQPOC 0...&

kW htteljestmny kW befektetett teljestmny

BME Energetikai Gpek s Rendszerek Tanszk

2010.05.23. 2

5. A mrberendezs ismertetse

A mrs sorn alkalmazott mrberendezs egy kompresszoros htberendezs (1. bra), melynek f rszei:

- elprologtat - kompresszor

- kondenztor - fojtszelep (kapillriscs)

1. bra

A htkzeg llapotvltozsai a 2. brn szerepl logp-h diagramon kvethetk nyomon.

2. bra

A berendezs R12 htkzeggel zemel, amely a krfolyamat sorn fzisvltozsokat (gz-folyadk) szenved. A htkzeg az elprologtatban a htend kzeggel trtn hcsere kzben a hfelvtel hatsra elprolog. A kompresszor az elprolgott s kiss tlhevtett 1 llapot gzt energia befektets rvn a kondenztorba szlltja, a 2 tlhevtett gz llapotig nvelve annak nyomst (p0p) s hmrsklett. A htend kzegtl elvont s a komprimls sorn bekerlt ht a htkzeg a kondenztorban trtn kondenzcija sorn adja le a termszetes kzegnek. A kondenztor utn a 3 llapot alhttt folyadk egy folyadkgyjt tartlyba kerl. A tartlybl kilpve a kzeg fojtszelepen (kapillriscsvn) keresztl expandl s kzben hmrsklete cskken. A fojtszelep utn a 4 llapot nedves gz mr alkalmas az elprologtatban trtn ismtelt hfelvtelre.

6. Mreszkzk s mrsi pontok

Egy htberendezs teljestmnytnyezjnek meghatrozshoz ismernnk kell a valsgos krfolyamat jellemz paramtereit, melyeket mrsekkel hatrozhatunk meg. A mrsi pontok a htberendezs klnll egysgei kztti, htkzeget szllt csszakaszokon tallhatak. Ezekben a pontokban manomterekkel mrjk a nyomst (p0, p) s termoelemek segtsgvel a hmrskleteket (t1, t2, t3). A berendezs villamos energiafogyasztsnak meghatrozshoz mrjk a kompresszor motorjnak villamos teljestmnyfelvtelt (Pv). A hmrskletek s a teljestmnyfelvtel mrsi eredmnyeit szmtgp rgzti.

BME Energetikai Gpek s Rendszerek Tanszk

2010.05.23. 3

7. A mrs kirtkelse

A krfolyamat a htkzeg logp-h diagramjban brzolhat (3. bra). A klnbz llapotpontokat a mrt nyoms s a hmrsklet rtkek ismeretben kell megkeresni a htkzeg logp-h diagramjn, a pontokhoz tartoz entalpiartkek innen olvashatak le. A kompresszi elmleti 2e vgllapota az 1-es pontbl kiindul izentrp vonal s a kondenzcis izobr segtsgvel tallhat meg. A krfolyamat jellemzinek kiszmtsa a diagram segtsgvel meghatrozott entalpiartkekkel elvgezhet.

3. bra

Elprolgsi nyoms:

][00 barppp bt += ahol:

p0t: a kompresszor eltti manomter ltal mutatott tlnyoms

pb: barometrikus nyoms

Kondenzcis nyoms:

][barppp bt += ahol:

pt: a kompresszor utni manomter ltal mutatott tlnyoms

A klnbz llapotpontokban a htkzeg entalpik meghatrozsa logp-h diagrambl:

1. ][, 110 kgkJhtp 3. ][, 33 kgkJhtp

2. ][, 22 kgkJhtp 4. ][43 kgkJhh =

2e. ][, 221 kgkJhssp e=

BME Energetikai Gpek s Rendszerek Tanszk

2010.05.23. 4

A htkrfolyamat jellemzinek kiszmtsa:

Fajlagos hfelvtel:

[ ]kgkJhhq 410 = Fajlagos munkaigny:

[ ]kgkJhhw 12 = Elmleti fajlagos munkaigny:

[ ]kgkJhhw ee 12 = Teljestmnytnyez:

[ ]1... 000w

qmw

mqP

QPOC

HK

HK=

==

&

&&

ahol:

HKm& : a htkzeg tmegrama ][ skg

Elmleti teljestmnytnyez:

[ ]1... 0e

ew

qPOC =

Napi villamos-energia fogyaszts:

=

napkWhPE vnv

ahol: Pv : a htkompresszor villamos teljestmnyfelvtele

: napi zemid (10 h/nap)