Ein zweikanaliger Wärmepumpen-Wärmetauscher ist die Hauptkomponente einer zweikanaligen Wärmepumpe. Zwei-kanalige Wärmepumpen-Wärmetauscher sind in der Industrieheizung, in kommerziellen HLK-Anlagen und in Heizsystemen für den häuslichen Komfort weit verbreitet. Liatem ist ein professionell angebotener Anbieter von Temperaturregelungsdienstleistungen und deckt die Anforderungen solcher Systeme mit fortschrittlichen Konstruktionen ab, die darauf ausgelegt sind, Zweifluss-Schnittstellendesigns für einen effizienten Wärmeübergang zwischen zwei separaten Fluidsystemen zu maximieren. Zwei-kanalige Wärmepumpen-Wärmetauscher stellen eine Verbesserung gegenüber Einzelkanalmodellen dar, die nur mit einer einzigen Wärmequelle arbeiten. Über die traditionelle Einzelquellen-Wärmeaufnahme und -abgabe hinaus bieten Zwei-Kanal-Systeme die erforderliche Komplexität für hocheffiziente Wärmepumpensysteme. Dies wird durch eine optimierte Arbeitsstruktur ermöglicht, die gleichzeitige Aufnahme und Abgabe von Wärme unterstützt. Die innere Anatomie des Wärmetauschers bestimmt seine Funktionalität. Dieses Verständnis ergibt sich aus der Analyse seiner Systeme hinsichtlich Kernstruktur, Doppelzyklus, Wärmeübertragung mit Regelung, Kerneinheit und Steuerung.
Die Zwei-Kanal-Heizungspumpe von Liatem verwendet einen Wärmetauscher, der intern in Längsrichtung in einen Kältemittelkanal und einen Zielmediumkanal geteilt ist, wobei ein Kältemittel für den Kompressor der Wärmepumpe und ein Zielmedium (wie Wasser oder Luft) verwendet wird. In dem einen Kanal, dem Kältemittelkanal, verdampft das tieftemperierte, niedrigdruckige Kältemittel, um verfügbare Wärme aufzunehmen; im anderen Kanal, dem Zielmediumkanal, strömt die zu erwärmende oder zu kühlende Flüssigkeit, um Wärme mit dem Kältemittel auszutauschen. Ein Beispiel hierfür ist eine häusliche Wärmepumpenanlage, bei der der Kältemittelkanal das Kältemittel führt und zirkulieren lässt, während der Zielmediumkanal Wasser für den häuslichen Gebrauch transportiert. Die Trennwand zwischen den beiden Kanälen besteht aus einem hochwärmeleitfähigen Material (beispielsweise einer Legierung aus Kupfer und Aluminium), um einen effizienten Wärmeaustausch sicherzustellen und Leckagen zu verhindern. Die unabhängige Zweikanal-Konstruktion erfüllt den eigenständigen Zweck des Zwei-Kanal-Wärmetauschers, zwei Wärmeübertragungsfunktionen gleichzeitig durchführen zu können.
**Verbesserte Kreuzstrom-Wärmetauscher** Die Wärmepumpen, die endlich eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Austritt von Wasser und Kältemittel erreicht haben, weisen dabei einen nachgeschalteten Bereich mit Wasserströmung auf. Der Wärmetauscher ermöglicht zudem einen engen Wärmeübergang vom Wasser auf das Kältemittel, um die Wärme an das Kältemittel abzugeben. Bei allen anderen Kreuzstrom-Wärmetauschern wird Wärme über mehr als eine Wärmeübertragungsfläche aufgenommen und weitergeleitet.
**Zusammenfassung** Die Verbesserung der Dual-Channel-Wärmepumpe nutzt Kreuzstrom-Wärmetauscher, um zwei Kanäle zu realisieren. Der obere Kanal empfängt Wasser von einer optimierten Pumpe, anschließend wird das Wasser in zwei Zweige aufgeteilt. Im anderen Kanal durchläuft ein einzelnes Kältemittel zwei Kreuzströme, die für einen Gegen-Kreuzstrom in einem Dual-Channel verfügbar sind.
In dem zweikanaligen Wärmepumpen-Wärmetauscher von liatem strömt das Kältemittel im Kältemittelkanal von der Kanalunterseite nach oben, wobei es aufsteigend verdampft und dabei Wärme absorbiert. Im Kanal des Zielmediums fließt das Zielmedium von oben nach unten und gibt dabei Energie in Form von Wärme ab, falls gekühlt wird, oder nimmt bei Heizbetrieb Energie in Form von Wärme auf. Die entgegengesetzte Strömungsrichtung führt entlang der Länge der beiden Kanäle zu einem „thermischen Kurzschluss“, da beide Fluide in entgegengesetzte Richtungen durch die Kanäle strömen. Zum Beispiel absorbiert im Heizmodus einer Pumpe das Kältemittel am unteren Ende des Kältemittelkanals – mit einer „Niedrigtemperatur“ von 5 °C – Wärme aus dem Zielmedium, das sich in einem absteigenden Bereich mit 20 °C befindet und nach unten strömt. In diesem aufsteigenden und verdampfenden Bereich weisen Kältemittel, Zielmedium und 15 °C bzw. 10 °C eine Temperaturdifferenz von 5 °C auf, was den Wärmeübergang verbessert und innerhalb des jeweiligen Bereichs der einzelnen Fluide stabil bleibt. Der zweikanalige Wärmepumpen-Wärmetauscher ist bei Gegenstrom deutlich effektiver als bei Gleichstrom, da die Fluide in entgegengesetzte Richtungen strömen. Der Gegenstrom erhöht die Wärmeübertragungseffizienz des zweikanaligen Wärmepumpen-Wärmetauschers um 30–40 %, was die schnelle Leistungsfähigkeit des Wärmepumpensystems unterstützt.
Die Heiz- und Kühlmodi eines Wärmepumpen-Wärmetauschers mit zwei Kanälen werden durch die Phasenänderung gesteuert, die im Kältemittel in beiden Doppelkanälen auftritt.
Als Kältemittel tritt die Substanz im Heizbetrieb in flüssiger Phase und bei niedrigem Druck in den Kältemittelkanal des zweikanaligen Wärmepumpen-Wärmetauschers ein und nimmt im anderen Kanal, aus einem Zielmedium wie beispielsweise Außenluft oder Grundwasser, Wärme auf, verdampft zu einem Gas mit niedrigem Druck und gelangt dann zum Kompressor, wo es in ein heißes Gas unter hohem Druck umgewandelt wird, um Heizwärme bereitzustellen. Angenommen, das Kältemittel verlässt den Kompressor als heißes, hochdruckbelastetes Gas, dann strömt es direkt in den Kältemittelkanal, gibt Wärme an ein Zielfluid, beispielsweise Kühlwasser, ab und wird dabei zu einer Flüssigkeit unter hohem Druck kondensiert, die anschließend über das Expansionsventil in eine kältere, tiefdruckbelastete Flüssigkeit entspannt wird, um Kühlung bereitzustellen. Der zweikanalige Wärmepumpen-Wärmetauscher von liatem verbessert die Innenfinnengeometrie der Wärmetauscherkanäle, um die Oberfläche zu maximieren, wodurch der Phasenwechsel beschleunigt wird und mehr Kältemittel in industriellen Kühlsystemen kondensiert werden kann. Unter diesen Bedingungen können 50 kg Kältemittel pro Stunde kondensiert und 120 kW Wärme an das Kühlwasser übertragen werden. Dadurch wird die Temperatur der industriellen Anlagen effizient gesenkt.
Die Liatems Dualkanal-Wärmepumpe ist mit intelligenten Regelventilen an beiden Kanälen ausgestattet. Diese Ventile steuern die Durchflussmengen des Kältemittels und des Zielmediums basierend auf den aktuellen Temperaturanforderungen. Wenn beispielsweise der Wärmebedarf steigt (z. B. benötigt eine Fabrik Warmwasser, um den Produktionsprozess aufrechtzuerhalten), kann das Steuersystem die Durchflussmenge des Kältemittels im Kältemittelkanal sowie die Durchflussmenge des Zielmediums erhöhen, wodurch die Wärmeübertragungsrate gesteigert wird. Umgekehrt werden die Durchflussraten bei sinkendem Bedarf verringert, um Energie zu sparen. Beispielsweise kann im HVAC-System eines gewerblichen Gebäudes, sobald die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist und diese gesenkt wird, der Dualkanal-Wärmetauscher die Ventilposition auf 50 % reduzieren, wodurch Energieverschwendung vermieden wird, während gleichzeitig die gewünschte Temperatur gehalten wird. Diese adaptive Anpassung verbessert den Energieverbrauch des Systems und verlängert die Lebensdauer des Pumpenregelungssystems, da übermäßige Betriebszyklen vermieden werden.
Fazit
Ein zweikanaliger Wärmepumpenaustauscher funktioniert, indem er auf unabhängige Doppelströmungskanäle für die getrennte Fluidführung zurückgreift, wobei Gegenstromprinzip zur Erhöhung der Wärmeübertragungseffizienz, bidirektionale Übertragung durch Phasenwechsel des Kältemittels und dynamische Anpassung durch flussratenbasierte adaptive Steuerung genutzt wird.
Der Liatem Dual Channel Heat Pump Exchanger verbessert jedes Bauteil seiner Funktionsweise, um hohe Effizienz, Stabilität und Vielseitigkeit sicherzustellen. Bei der Arbeit an Energieeinsparzielen und effizientem Temperaturmanagement ist der Einsatz des Liatem Dual Channel Heat Pump Exchangers in industriellen Heiz- oder Kühlanwendungen, kommerzieller Kühlung oder der Temperaturregelung in Wohngebäuden nur dann sinnvoll, wenn die Feinheiten der Systeme verstanden werden.
Top-Nachrichten
EN
