Ämne: Hur fungerar luft/luft egentligen vid minusgrader?

[Tobias C]

Hej!

Jag undrar hur fungerar luft/luft egentligen vid minusgrader? Hur omvandlar den den kalla ute luften till varm inne luft?

Tacksam för svar! /Tobias

[Gano]

Det har att göra med kompression och övergång från gas-vätska och vice versa.

Lite enkelt uttryckt:

I utedelen har man kylmedia i gasform under mycket lågt tryck. Det är fruktansvärt kallt, säg -45 grader. Man använder uteluften för att värma upp kylmediat. Givetvis får man bara upp det till utetemperatur. Vid -10 grader har man höjt temperaturen med 35 grader !

Sedan sugs gasen in i kompressorn som höjer trycket rejält och skickar in det i innedelen. Gasen går över i vätskeform och man frigör enormt mycket värme. Det blir ca 55 grader varmt. Nu fläktar man ut värmen med innedelen. när man kylt ner kylmediat till rumstemperatur (från 55 till 20 grader), pyser kylmediat ut genom en ventil ut i utedelen. Vätska går över i gasform och det blir fruktansvärt kallt igen, -45 grader.

Det är övergång från vätska till gas och vice versa som är det centrala i kyl/värmeteknik. Det är ett slutet system. Man tar inte in uteluft eller nåt sånt.

MVH/Gano

[T Ramsmark]

Absoluta nollpunkten är 0 Kelvin = -273,15 C, så vist finns det värma att hämta ur luften under 0 grader Celsius   

//--  Ramsmark

[Tobias C]

Tack så mycket för bra svar! Förstår exakt hur den fungerar nu. Sökte runt på internet men hittade aldrig riktigt ett riktigt svar. Tack!

[Leopold]

Jag kommer aldrig att begripa detta. Inte mer än att systemet bygger på att man kyler ner enorma mängder kall uteluft ett par grader för att värma upp en begränsad mängd inneluft många flera grader. Samtidigt ger detta effekten att man får ut flera gånger den insatta effekten i form av värme... nog är det litet magi inblandat trots allt ? Otroligt obegripligt tycker jag.

[Gano]

Jag kommer aldrig att begripa detta. Inte mer än att systemet bygger på att man kyler ner enorma mängder kall uteluft ett par grader för att värma upp en begränsad mängd inneluft många flera grader. Samtidigt ger detta effekten att man får ut flera gånger den insatta effekten i form av värme... nog är det litet magi inblandat trots allt ? Otroligt obegripligt tycker jag.

Tycker du ? det tar 10 min att koka upp en kastrull med vatten, men flera timmar att koka bort det. Ändå kör man in lika mycket värme hela tiden.

Det går åt 4,19 kJ för att höja 1 kg vatten 1 grad C, men 2260 kJ (!) att koka bort 1 kg. Det är j-ligt trögt att få vatten över till gasform...

Ser man till att få gas till vätska inomhus och vätska till gas utomhus så ordnar det sig.

MVH/Gano

[dalken]

Det har att göra med kompression och övergång från gas-vätska och vice versa.

Lite enkelt uttryckt:

I utedelen har man kylmedia i gasform under mycket lågt tryck. Det är fruktansvärt kallt, säg -45 grader. Man använder uteluften för att värma upp kylmediat. Givetvis får man bara upp det till utetemperatur. Vid -10 grader har man höjt temperaturen med 35 grader !

Sedan sugs gasen in i kompressorn som höjer trycket rejält och skickar in det i innedelen. Gasen går över i vätskeform och man frigör enormt mycket värme. Det blir ca 55 grader varmt. Nu fläktar man ut värmen med innedelen. när man kylt ner kylmediat till rumstemperatur (från 55 till 20 grader), pyser kylmediat ut genom en ventil ut i utedelen. Vätska går över i gasform och det blir fruktansvärt kallt igen, -45 grader.

Det är övergång från vätska till gas och vice versa som är det centrala i kyl/värmeteknik. Det är ett slutet system. Man tar inte in uteluft eller nåt sånt.

MVH/Gano

Mycket bra innlägg nu börjar jag förtså vad det handlar om
Men en liten fråga är det när vätskan går till gasform som det blir kallt?
Isåfall varför? Är det typ samma sak som när man fyller en tändare med gas? Den blir ju kall!

//Dalken

[Gano]

Ja, det är när vätska går över i gas som det blir kallt.

När sprit dunstar på huden blir det kallt (slöseri, jag vet)    Det är själva övergången från vätska till gas som stjäl värme.

Man styr kokpunkten med trycket i maskinen. Högt tryck i innedelen gör att kokpunkten blir högre, gasen går till vätskeform och man får loss en MASSA värme.

I utedelen tvärtom, där är det undertryck. Kokpunkten hamnar LÅNGT under noll och vätskan slår över till gas. Det blir rejält kallt och här suger man upp värme från omgivningen.

MVH/Gano

[Leopold]

Det jag tycker är konstigt är hur man kan få ut flera gånger den insatta effekten i form av värme. Jag förstår detta med de tryckberoende övergångarna från gas-vätska och vice versa, att det tas upp respektive frigörs stora mängder energi i form av värme vid byte av tillstånd, men som sagt... fattar inte riktigt ändå.

[Panasonic E9]

Man utvinner ju värme ur uteluften så det är inte energi som "skapas". Den bara förfyttas utifrån och in i huset.

[mulpac]

Fick tag på ett Mollierdiagram över R410a via denna länk
http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php/topic,6123.msg58674.html#msg58674
(tack för det Bosse!) och hittade även en fil där även R407c finns med
http://www.suva.dupont.ca/pdf/R-407C_R-410A.pdf
om nu någon vill jämföra de olika kylmedierna.
I den bifogade bilden har jag ritat in en cykel med adiabatisk kompression som görs av kompressorn, en isobar i kondensorn i innedelen, isentalpisk expansion i strypventilen och isobaren i förångaren i utedelen.
Om vi då antar att det är -10 ute och förångaren håller -20, 20 grader inne och kondensorn håller 40 grader, avfrostning 10% av tiden och en verkningsgrad på kompressorn på 90% blir verkningsgraden (COP) 3,2. Halverar vi luftflödet i innedelen för att få mindre ljud från fläkten kan kondensorn hamna på 60 grader och verkningsgraden blir då 2,1. Här syns det alltså tydligt att det blir möjligt att få högre verkningsgrad med högre fläkthastighet. Samtidigt syns det att det inte går att vinna så mycket på att köra innefläkten hårdare för att komma under 40 grader, så det kanske är en bidragande orsak till att de flesta värmepumpar verkar dra ner fläkthastigheten vid låga effektuttag.
När min fujitsu står på max fläkthastighet drar den bara ner när effektuttaget är så lågt att utblåstemperaturen ändå hamnar betydligt under 40 grader.
Med tanke på de verkningsgrader vi ser verkar faktiskt värmepumparna ganska väldesignade, för det går inte att få det så mycket bättre med R-410a. Oavsett vilket kylmedium man lyckas få fram finns det en gräns för hur bra verkningsgrad man kan få, vilket visas här
http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php/topic,5667.msg54142.html#msg54142

[Ghost]

Vet inte om detta får en och förstå lättare men ta vanligt vatten, klättra till toppen av mount everest, så kommer vattnet koka vid ca 70 C.

Om du tar ett kärl, fyller det med vatten (Helst ett glaskärl), och senare pumpar ut all luft med en vakuumpump, så kan du genom att sätta handen på kärlet, få vattnet att koka.

Precis så funkar en värmepump. Fast man kokar ett annat ämne.
Häll aceton i handen så märker du hur kallt det blir, acetonet har dunstat och stulit värme från din hand.

Ta två termometrar, ta två bommulstussar, linda in en termometer i en torr tuss och den andra i T-röd. Så ser du vad som händer med temperaturen.

Vill man få det omvända så komprimerar man ihop gasen som blir till vätska, och då kan inte gasen hålla kvar energin utan måste avge den.

Ett kylskåp fungerar exakt som en luft värmepump, känn på baksidan av kylen/frysen, så känner du att det är mycket varmt (Upp till ca 65 C när den är igång).

Så där har du lite enkel praktisk information

Förresten, att det är undel 0 strecket så innebär det inte att det är kallt enligt fysiken.
Grader är bara en måttskala baserat på vattnets fryspunkt/kokpunkt. När man använder sig av kelvinskalan så kan man se att det är långt kvar till "kylan" Eftersom 0 grader kelvin är -273,15 C, och det är ju som någon sa här tidigare den absoluta nollpunkten. Det finns ingen energi kvar i ämmnet vid den temperaturen, och det gäller alla ämnen.

[Leopold]

Det krävs nog litet saknade förkunskaper från min sida för att se vad som finns att se i de där diagrammen. All teknologi som är tillräckligt avancerad kan likna magi för den oinitierade...

Nyckeln ligger väl som sagt i detta med fasövergångarna vätska-gas, gas-västka, att det kan samlas upp respektive avges sådana otroliga mängder energi just i dessa. Själva tricket ligger om jag förstått det hela rätt i styrningen av trycket så att mediet kan förgasa i utetemp neråt -30 (dvs ta upp stora energimängder), och sedan få det att kondensera i rumstemperatur där den uppsamlade energin avges.

Ju kallare utetemp, desto hårdare måste "värmemediet" komprimeras för att kunna förgasas. Eftersom energitätheten i uteluften minskar med temperaturen så sjunker verkningsgraden, dessutom krävs mer energi för komprimeringen. Men vad skulle hända om man hade en monsterfläkt med avsevärt högre kapacitet än "normalt" i utedelen, att ta till vid riktigt låga temperaturer? Skulle inte det hjälpa upp verkningsgraden här i vårt klimat, minska komprimeringsbehovet?

[mulpac]

Visst hjälper det en del med kraftigare fläktar, men man måste fortfarande kyla uteluften.
Många värmepumpar verkar ligga med förångaren ungefär 10 grader under uteluften vid full effekt. Skulle man dubbla luftflödet skulle den kanske kunna ligga 5 grader under uteluften.
Ofta är innerdelarnas fläktar svagare än utedelens och som diagrammet ser ut verkar det finnas mer att hämta på att få ner temperaturen på innedelen, men då skulle de bullra oacceptabelt högt för de flesta och vinsten skulle förmodligen inte bli bättre än att man kunde klara 5-10 grader lägre utetemperatur.

[hplp]

mulpac, nu blev det väl ändå fel namn på det diagrammet? köldmediediagram på enkel svenska ska det väl va?
Mollierdiagram se länk. http://www.sundahusradgivning.se/fukt.htm