Uno scambiatore a pompa di calore a doppio canale è il componente principale di una pompa di calore a doppio canale. Gli scambiatori a pompa di calore a doppio canale sono diffusi nei sistemi di riscaldamento industriale, negli impianti HVAC commerciali e nei sistemi domestici per il comfort termico. Liatem è un fornitore professionista di servizi di controllo termico, che soddisfa le esigenze di tali sistemi con progetti avanzati concepiti per ottimizzare le configurazioni dell'interfaccia a flusso doppio, garantendo un efficiente trasferimento di calore tra due sistemi fluidi separati. Gli scambiatori a pompa di calore a doppio canale rappresentano un miglioramento rispetto ai modelli a canale singolo, che interagiscono con una sola fonte termica. Rispetto al tradizionale sistema basato su una singola fonte per l'assorbimento e la cessione del calore, i sistemi a doppio canale offrono la complessità necessaria per realizzare pompe di calore ad alta efficienza. Ciò è reso possibile da una struttura operativa ottimizzata, in grado di supportare assorbimento e cessione simultanei. L'anatomia interna dello scambiatore ne determina la funzionalità. Tale conoscenza deriva dall'analisi dei suoi sistemi costitutivi: struttura centrale, ciclo duale, trasferimento di calore con regolazione, sistema centrale e regolazione.
La pompa di calore a doppio canale di Liatem impiega uno scambiatore di calore che utilizza un'unità divisa internamente in lunghezza per la separazione del refrigerante e del fluido bersaglio, un refrigerante per il compressore della pompa di calore e un fluido bersaglio (come acqua o aria). In un canale, quello del refrigerante, il refrigerante a bassa temperatura e bassa pressione evapora assorbendo il calore disponibile; nell'altro, il canale del fluido bersaglio, il fluido che deve essere riscaldato o raffreddato scorre per scambiare calore con il refrigerante. Si consideri, ad esempio, un sistema di pompa di calore residenziale, in cui il canale del refrigerante trasporta e circola il refrigerante mentre il canale del fluido bersaglio trasporta acqua per usi domestici. La partizione tra i due canali è realizzata in un materiale altamente conduttivo dal punto di vista termico (ad esempio, una lega di rame e alluminio) per garantire lo scambio termico tra i fluidi e prevenire perdite. La progettazione indipendente a doppio canale svolge lo scopo specifico dello scambiatore di calore a doppio canale, ovvero quello di essere in grado di eseguire simultaneamente due funzioni di trasferimento del calore.
**Scambiatori di calore a flusso incrociato migliorati** Le pompe di calore che hanno finalmente raggiunto un avvicinamento ravvicinato tra ingresso e uscita dell'acqua e del refrigerante presentano, in modo reciproco, una sezione a valle con flusso d'acqua. Lo scambiatore di calore garantisce inoltre un trasferimento efficiente dallo scambio termico dall'acqua al refrigerante per condividere il calore con il refrigerante. In tutti gli altri scambiatori di calore a flusso incrociato, il calore viene ricevuto e trasmesso attraverso più di una superficie di scambio termico.
**Riepilogo** Il miglioramento della pompa di calore a doppio canale utilizza scambiatori di calore a flusso incrociato per realizzare due canali. Il canale superiore riceve acqua da una pompa ottimizzata, quindi l'acqua viene divisa in due rami. Nell'altro canale, un singolo refrigerante attraversa due flussi incrociati disponibili per un flusso contro-incrociato a doppio canale.
Nello scambiatore a pompa di calore a doppio canale di liatem, il canale del refrigerante ha il refrigerante che scorre dal fondo del canale verso l'alto, lungo un percorso ascendente lungo il quale il refrigerante, salendo, evapora e di conseguenza assorbe calore; nel canale del fluido bersaglio, il fluido bersaglio scorre dalla sommità verso il basso, cedendo energia sotto forma di calore, in modalità raffreddamento, oppure, in modalità riscaldamento, assorbendo energia sotto forma di calore. Il flusso opposto crea un 'cortocircuito termico' lungo tutta la lunghezza dei due canali, poiché entrambi i fluidi scorrono in direzioni opposte all'interno dei canali. Ad esempio, in modalità riscaldamento di una pompa, nella parte inferiore del canale del refrigerante, il 'refrigerante a bassa temperatura' a 5°C assorbe calore dal fluido bersaglio che si trova in una zona discendente a 20°C e scorre verso il basso. In questa zona ascendente ed evaporante, il refrigerante e il fluido bersaglio, rispettivamente a 15°C e 10°C, mantengono una differenza di temperatura di 5°C, il che incrementa il trasferimento di calore, risultando stabile all'interno dell'intervallo di temperatura di ciascun fluido. Lo scambiatore a pompa di calore a doppio canale è molto più efficace in flusso controcorrente, in cui i fluidi scorrono in direzioni opposte, piuttosto che in flusso concorrente. Il flusso controcorrente aumenta l'efficienza del trasferimento di calore della pompa di calore a doppio canale del 30-40%, favorendo le prestazioni rapide del sistema della pompa di calore.
Le modalità di riscaldamento e raffreddamento di uno scambiatore a pompa di calore a doppio canale sono controllate attraverso il passaggio di fase che avviene nel refrigerante in entrambi i canali.
Come refrigerante, l'entità, in modalità riscaldamento, entra in fase liquida e a bassa pressione nel canale del refrigerante dello scambiatore a pompa di calore a doppio canale e, nell'altro canale, assorbe calore dal fluido bersaglio, ad esempio aria esterna o acqua sotterranea, si evapora trasformandosi in gas a bassa pressione e passa al compressore, dove viene convertita in gas ad alta temperatura per il riscaldamento. Supponiamo che il refrigerante sia un gas ad alta temperatura e ad alta pressione dopo essere uscito dal compressore. In tal caso, si dirige direttamente verso il canale del refrigerante, cede calore a un certo fluido bersaglio, ad esempio l'acqua di raffreddamento, e si condensa in liquido ad alta pressione, che successivamente passa alla valvola di espansione per diventare liquido a bassa temperatura utile al raffreddamento. Lo scambiatore a doppio canale per pompa di calore di liatem migliora la geometria delle alette interne del canale dello scambiatore di calore per massimizzare la superficie, accelerando così il processo di cambio di fase con una maggiore quantità di refrigerante condensato nei sistemi industriali di raffreddamento; in queste condizioni, è in grado di movimentare 50 kg di refrigerante condensato all'ora trasferendo 120 kW di calore all'acqua di raffreddamento. In questo modo, riduce in modo efficiente la temperatura dell'equipaggiamento industriale.
La pompa di calore a doppio canale Liatems è dotata di valvole di controllo intelligenti su entrambi i canali. Queste valvole regolano la portata del refrigerante e del fluido bersaglio in base alle esigenze termiche in tempo reale. Ad esempio, quando la richiesta di calore aumenta (ad esempio, una fabbrica necessita di acqua calda per mantenere attivo il processo produttivo), il sistema di controllo è in grado di aumentare la portata del refrigerante nel canale del refrigerante e quella del fluido bersaglio, incrementando così la velocità del trasferimento termico. Al contrario, quando la richiesta diminuisce, le portate vengono ridotte per risparmiare energia. Ad esempio, in un impianto HVAC di un edificio commerciale, se la temperatura interna raggiunge il valore impostato e viene abbassata, lo scambiatore di calore a doppio canale è in grado di ridurre l'apertura delle valvole di controllo al 50%, eliminando sprechi energetici pur mantenendo la temperatura desiderata. Questa forma di regolazione adattiva migliora il consumo energetico del sistema e prolunga la vita del sistema di controllo della pompa, evitando funzionamenti eccessivi.
Conclusione
Uno scambiatore a pompa di calore a doppio canale funziona basandosi su due flussi indipendenti per la gestione separata dei fluidi, utilizzando un flusso controcorrente per aumentare l'efficienza del trasferimento termico, bidirezionale attraverso il cambio di fase del refrigerante e dinamico tramite regolazione della portata secondo un controllo adattivo.
Lo scambiatore a pompa di calore a doppio canale Liatem migliora ogni componente della sua logica operativa per mantenere elevata efficienza, stabilità e versatilità. Mentre si lavora al risparmio energetico e alla gestione efficiente della temperatura, l'impiego dello scambiatore a pompa di calore a doppio canale Liatem in applicazioni industriali di riscaldamento o raffreddamento, refrigerazione commerciale o controllo termico residenziale è sensato solo se si comprendono le sfumature dei sistemi.
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