Mám použiť tepelné čerpadlo na vykurovanie domu

Čerpacie odvetvie nestojí na mieste a vznikajú nové technické riešenia založené na známych technológiách. Obchodníci, ktorí majú záujem o zisk a rast tržieb, často skrývajú údaje o konkrétnom produkte a propagujú ho ako revolučné, bezkonkurenčné. Najvýraznejším príkladom sú tepelné čerpadlá. Reklamné materiály neopisujú princíp fungovania takýchto zariadení, ani úroveň efektivity vykurovania domácností. Je však možné pochopiť, ako všetko funguje a ako tento alebo tento systém môže byť užitočný, z tohto materiálu.

Čo je tepelné čerpadlo, jeho rozsah

Technická definícia tepelného čerpadla je zariadenie na prenos energie z jednej oblasti do druhej so súčasným zvýšením efektívnosti jej práce. Je ľahké ilustrovať takého mechanika. Predstavte si vedro studenej vody a pohár horúceho. Na ich zohriatie sa z určitej úrovne tepla vyžarovalo určité množstvo energie. Účinnosť jej uplatňovania je však iná. Ak súčasne znížite teplotu vedra o 1 stupeň, výsledná tepelná energia môže priviesť kvapalinu do skla takmer do varu.

Je to pre túto mechaniku, že tepelné čerpadlo pracuje, s ktorým môžete vykurovať bazén alebo plne zabezpečiť vykurovanie pre vidiecky dom. Jednotka prenáša teplo z jednej oblasti do druhej, spravidla mimo miestnosti vo vnútri. Existuje mnoho aplikácií pre takúto techniku.

1. Pri určitých rýchlostiach výkonu tepelného čerpadla vykurovanie domu lacný a efektívny.
2. Ľahko sa robí TÚV s tepelným čerpadlompomocou sekundárneho kúrenia.
3. S určitým úsilím a správnym dizajnom je tvorba úplne k dispozícii. nezávislý vykurovací systémpoháňané solárnymi panelmi.
4. Väčšina modelov tepelných čerpadiel je prijateľná. pre teplú podlahu, ako vykurovací okruh.

Pre výber a nákup vhodného systému je potrebné najprv správne nastaviť úlohu. A to až po splnení požiadaviek na výkon a posúdenie prijateľnosti jednotlivých typov kotlov tepla na uspokojenie všetkých potrieb.

Všeobecný princíp práce

Technologicky tepelné čerpadlo pracuje podľa známych všetkých Carnotov cyklus, séria transformácií stavov hmoty. Takéto slová môžu byť pre väčšinu používateľov úplne cudzie. Avšak prakticky každý z nich má doma aspoň jedno zariadenie, založené na tomto fyzikálnom procese.

Jednoducho povedané, tepelné čerpadlo je chladnička, Akýkoľvek model domácnosti, kde sa občania používajú na skladovanie mäsa a nápojov, je ohrievač s účinnosťou vyššou ako 100%. Všetko funguje nasledovne:

• chladnička odoberá teplo z výrobkov, ktoré sú v nej umiestnené, a prenesie ju do mriežky, a teda do priestoru miestnosti;
• súčasne sa vzduch ohrieva kompresorom.

V dôsledku toho, že spotrebuje určité množstvo elektriny, dostane užívateľ dva zdroje tepla, z ktorých jeden (energia odobratá z produktov) je úplne zadarmo.

To je princíp tepelného čerpadla. Zariadenie má inverzný funkčný diagram v porovnaní s chladničkou - v ňom je užitočný výmenník tepla a mriežka chladiča a je zodpovedný za konečnú účinnosť jednotky. Všetko funguje nasledovne:

• okruh na odvod tepla je umiestnený mimo miestnosti, obklopený stabilným teplotným prostredím;
• počas prevádzky tepelného čerpadla sa teplota pracovnej tekutiny nútene redukuje prirodzenými fyzikálnymi procesmi, ktoré sú nižšie ako environmentálne vlastnosti;
• teplo sa odoberá pracovnou tekutinou, ktorej intenzita závisí od vytvoreného teplotného rozdielu;
• pracovná tekutina vstupuje do stavového konverzného okruhu a výmenníka tepla miestnosti;
• energia sa uvoľňuje do vzduchu alebo iného média;
• Pracovná kvapalina v počiatočnom stave sa privádza na začiatok cyklu (okruh na odvod tepla).

Táto schéma vykurovania má niekoľko výhod a nevýhod. V optimálnych podmienkach však tepelné čerpadlo ukazuje značné úspory, Vykurovanie domu bude vyžadovať o 70 - 80% nižšie náklady v porovnaní s klasickými plynovými a pevnými kotlami.

Konečná účinnosť tepelného čerpadla závisí od mnohých faktorov. Niektoré technologické riešenia dokážu vyriešiť len obmedzený počet úloh. Iné navrhujú komplexnú inštaláciu tepelného čerpadla.

V súčasnosti existuje množstvo domácich spotrebičov, ktorých majitelia ani netušia, že používajú inovatívne, revolučné nápady na výber tepla pre životné prostredie. K tomu môže dôjsť aj pri negatívnych teplotách vzduchu mimo okna. Je to klimatizácia s funkciou vykurovania, ktorý je v skutočnosti postavený na mechanike tepelného čerpadla. Princípy činnosti takýchto zariadení vzduch-vzduch budú diskutované neskôr.

Vykurovanie súkromného domu pomocou tepelného čerpadla

Optimálna schéma použitia tepelného čerpadla na vykurovanie domu zahŕňa zásobník, Zjednodušené to vyzerá takto:

Tu sú bloky 1 a 2 ventily, ktoré riešia problém regulácie vstupných tepelných tokov. Môžu to byť manuálne prekrývanie prietoku alebo automatizované tepelné hlavy. Blok 3 je spoločný termostat alebo senzorový systém.

Vykurovacie práce podľa nasledovného princípu:

• tepelné čerpadlo odvádza teplo z prostredia a ohrieva vodu;
• kvapalina vstupuje buď do výmenníka tepla sekundárneho ohrevu zásobníka, alebo cirkuluje v jednom okruhu;
• vykurovací systém je postavený na klasickom princípe, prietok vody je zabezpečený kruhovým čerpadlom.

Schéma zobrazená na obrázku - minimálne vybavenie domu. Možno ho ľahko pridať. Najmä nikto sa neobťažuje nainštalovať dve nádrže a používať princíp sekundárnej vykurovacej kvapaliny. Jeden z nich - kotol tepelného čerpadla (inštalovaný priamo na jeho výstupe) - slúži na zásobovanie teplou vodou. Objemnejšia nádrž rieši problém dodávky chladiacej kvapaliny do vykurovacieho systému.

Vynikajúca možnosť funguje domáce kúrenie s tepelným čerpadlom, akumulačnú kapacitu a systém tepelne izolovanej podlahy. V tomto prípade nie je nutné ohrievať kvapalinu na vysokú teplotu. Optimálna rýchlosť pre podlahové vykurovanie - od 30 do 40 stupňov. Vykurovacia schéma je podobná schéme, ktorá už bola spomenutá, ale namiesto radiátorov prúdi voda do kolektorovej jednotky s vlastnou reguláciou prietoku.

Klasifikácia tepelných čerpadiel podľa charakteristík médií

Klasifikácia tepelných čerpadiel je pomerne rozsiahla. Zariadenia sú rozdelené podľa typu pracovnej tekutiny, princípu zmeny jej fyzikálneho stavu, použitia konverzných zariadení, povahy nosiča energie potrebného na prevádzku. Ak vezmeme do úvahy, že modely s rôznymi kombináciami klasifikačných kritérií sú prezentované na trhu, je jasné, že je dosť ťažké vymenovať všetko. Môžete však zvážiť základné princípy skupinového rozdelenia.

Inštalácia, návrh a konečné charakteristiky tepelného čerpadla závisia od parametrov zdroja tepla a prostredia príjemcu. Dnes existuje niekoľko typov technických riešení.

Vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch - najčastejšie zariadenia, Sú kompaktné a pomerne jednoduché. Na mechanike tohto typu domácich klimatizačných zariadení pracujú s režimom vykurovania. Princíp činnosti je jednoduchý:

• pouličný výmenník tepla je chladený pod teplotou vzduchu a odvádza teplo;
• po stlačení prichádzajúceho freónu do chladiča jeho teplota výrazne vzrastie;
• ventilátor vo vnútri miestnosti, vyfukujúci výmenník tepla, ohrieva miestnosť.

Výber envi- ronmentálnej energie nie je nevyhnutne realizovaný externým výmenníkom tepla. Na tento účel sa môže vzduch vtlačiť do bloku umiestneného v miestnosti. Tak nejaká práca kanálové systémy.

Ak je freón stlačený a expandovaný v klimatizácii, potom v tepelných čerpadlách vír používa sa jednoduchý vzduch, Mechanika práce je podobná: predtým, ako plyn vstúpi do vnútorného výmenníka tepla, plyn sa stlačí a po vzdaní sa energie sa vháňa intenzívnym prúdom do komory na odvod tepla.

Tepelné čerpadlo vortex je veľká, masívna inštalácia, ktorá pracuje efektívne len pri vysokej okolitej teplote. Preto sú takéto systémy inštalované v priemyselných dielňach, ktoré využívajú ako zdroj tepla výfukové plyny z pecí alebo horúci vzduch hlavného klimatizačného systému.

Voda-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda pracuje na rovnakom princípe ako iné inštalácie. Odlišujú sa len médiá na prenos energie. Zariadenie je vybavené ponorné sondyaby sa dostal do horizontu podzemnej vody s pozitívnou teplotou aj v náročných zimných podmienkach.

V závislosti od potrieb vykurovania môžu byť systémy tepelného čerpadla voda-voda úplne odlišné. Napríklad od niekoľkých vrtov vyvŕtaných okolo súkromného domu, končiac veľkými plochými výmenníkmi tepla umiestnenými priamo vo vodonosnej vrstve, ktoré sú položené vo fáze výstavby budovy.

Tepelné čerpadlá voda-voda sa vyznačujú vyššou produktivitou a efektívnym výstupným výkonom., Dôvodom je zvýšená tepelná kapacita kvapaliny. Vrstva vody, v ktorej sa nachádza sonda alebo výmenník tepla, rýchlo uvoľňuje energiu a vďaka obrovskému objemu mierne znižuje jej vlastnosti, čo prispieva k stabilnej prevádzke systému. Odlišuje sa aj zariadenie voda-voda. zvýšená účinnosť.

Voda-vzduch, vzduch-voda

Kombinované systémy sa musia vyberať opatrne. Súčasne sa starostlivo vyhodnotia existujúce klimatické podmienky. Napríklad cyklus tepelného čerpadla voda-vzduch má dobrú účinnosť pre vykurovanie. v oblastiach so silnými mrazmi, Systém vzduch-voda v spojení s teplou podlahou a kumulatívnym kotlom na sekundárne vykurovanie je schopný preukázať maximálne úspory na územiach, kde teplota vzduchu zriedka klesne pod -5 ... -10 stupňov.

Tavenina (soľanka) - voda

Tepelné čerpadlo tejto triedy je druhom vagóna. Môže aplikované doslova všade, Ukazovatele čistého tepelného výkonu sú konštantné a stabilné. Princíp činnosti zariadenia so soľankou je založený na extrakcii tepla, predovšetkým z pôdy, ktorá má normálne ukazovatele vlhkosti alebo močaristých.

Systém sa ľahko inštaluje: na umiestnenie externých výmenníkov tepla stačí ich pochovať do určitej hĺbky. Môžete si tiež vybrať jednu z možností zariadenia pomocou plynnej alebo kvapalnej pracovnej tekutiny.

Vykoná sa výpočet triedy tepelného čerpadla so soľankou a vodou z hľadiska dopytu po energii na vykurovanie. Metódy jeho kvantitatívneho stanovenia sú hojné. Môžete urobiť čo najpresnejší výpočet, berúc do úvahy materiál stien domu, dizajn okien, charakter pôdy, váženú priemernú teplotu vzduchu a oveľa viac.

Výrobcovia systémov soľných vôd ponúkajú rôzne verzie modelov, ktoré sa líšia v spotrebe energie prepočítavacej jednotky, konštrukcii a rozmeroch externých výmenníkov tepla, parametroch výstupného obvodu. Výber optimálneho tepelného čerpadla na vopred vytvorenom zozname požiadaviek je jednoduchý.

Rozdelenie podľa typu tela

Moderné tepelné čerpadlá môžu ako transportér tepla používať plynné teleso alebo chemický roztok kvapalného amoniaku. Vhodnosť konkrétnej schémy je hodnotená niekoľkými faktormi, charakteristikami systémov.

1. Inštalácie pomocou freonumajú cyklus tepelného čerpadla založený na procesoch kompresie a expanzie plynu. Sú nejako postavené na kompresorovom okruhu. Zariadenie má atraktívne ukazovatele výkonnosti, ale má aj nevýhody. Aj keď je vážená priemerná spotreba systému v čase prevádzkového cyklu stabilná, je vedenie veľmi zaťažené. Okrem toho tepelné čerpadlá s plynným tepelným dopravníkom nebudú užitočné v oblastiach, kde nie sú žiadne centralizované elektrické siete alebo zdroj s dostatočnou nosnosťou.
   
2. Zariadenia odparovacieho typu s použitím roztoku amoniaku, majú pracovný cyklus založený na procese odparovania látky pri nízkych teplotách varu. K skvapalneniu po prechode vonkajšieho výmenníka tepla dochádza pri pôsobení zdroja energie. Ide o horák. Takmer akékoľvek palivo môže byť použité na to: tuhé, benzín, nafta, plyn, petrolej, v niektorých prípadoch - metylalkohol. Preto sú výparné tepelné čerpadlá atraktívne v miestach, kde nie je elektrická energia. Okrem toho, výber takýchto zariadení môže vytlačiť lacné palivo určitého typu v regióne.
   

Povaha pracovného média použitého v systéme môže veľa povedať o výkone elektrárne a výkone. Tepelné čerpadlá freónových kompresorov sú teda schopné prudkého trhania, ktoré sa rýchlo zohrieva v miestnosti. Modely na odparovanie amoniaku pre takéto výkony nie sú schopné. Ich preferovaný spôsob použitia je stabilná, konštantná prevádzka s nominálnym vyžarovaním tepla.

Výhody tepelných čerpadiel a realizovateľnosť ich inštalácie

Ako je uvedené v reklame, hlavnou výhodou tepelných čerpadiel je účinnosť vykurovania, Do istej miery to tak funguje. Ak má tepelné čerpadlo prostredie na odber energie, ktoré zabezpečuje optimálne odčítanie teploty, inštalácia funguje efektívne, náklady na vykurovanie sa znížia o približne 70-80%. Existujú však vždy prípady, keď tepelné čerpadlo môže byť iracionálnou investíciou.

Účinnosť tepelného čerpadla je určená nasledujúcimi technologickými vlastnosťami:

• parameter limitnej hranice poklesu teploty o pracovné médium
• minimálny rozdiel teplôt vonkajšieho výmenníka a prostredia, pri ktorom je extrakcia tepla extrémne malá;
• úroveň spotreby energie a spätný ráz užitočného tepelného výkonu.

Možnosť použitia tepelného čerpadla závisí od viacerých faktorov.

1. Územia, kde takéto zariadenia nevykazujú dobré výsledky - regióny s mrazivými zimami a nízkymi dennými priemernými teplotami, V tomto prípade tepelné čerpadlo jednoducho nie je schopné odoberať dostatok tepla z okolitého prostredia, pričom sa blíži k zóne s nulovou účinnosťou. Ide predovšetkým o systémy vzduch-vzduch.
2. S nárastom objemu vykurovaného priestoru sa technologické parametre tepelného čerpadla zvyšujú takmer exponenciálne.Výmenníky tepla sa zväčšujú, zväčšuje sa veľkosť a počet ponorných sond. V určitom bode sú potrebné náklady na tepelné čerpadlo na vykurovanie náklady na jeho inštaláciu a údržbu, ako aj vyplácanie spotreby energie sú jednoducho iracionálne investície. Je oveľa lacnejšie vytvoriť klasickú schému plynového kúrenia s kotlom.
3. Čím zložitejší je systém, tým drahší a problematickejšie opravy v prípade poruchy, Toto je negatívny dodatok k veľkosti vykurovanej plochy a charakteristickým znakom klimatickej zóny.

Klasika je tepelné čerpadlo a kotol na plyn / tuhé palivopráce vo zväzku. Myšlienka je jednoduchá: produkty spaľovania paliva sa zobrazujú na širokom potrubí. V ňom je umiestnený výmenník tepla. V systéme vykurovania a zásobovania teplou vodou sú inštalované zásobníky a nepriamy vykurovací kotol. Zariadenie (kotol a čerpadlo) sa aktivuje súčasne, keď teplota kvapaliny v rozvodnej sieti klesne. Pracujú vo dvojiciach, takmer úplne využívajú energiu spaľovania palív a vykazujú takmer maximálne ukazovatele účinnosti.

Systém s adaptáciou na environmentálne charakteristiky je postavený na tepelné čerpadlo, ventilátorová jednotka, tepelná pištoľ akejkoľvek triedy, Pri dostatočne vysokej teplote vonkajšieho vzduchu (až do -5 ... -10 stupňov Celzia) tepelné čerpadlo pracuje normálne a poskytuje dostatočný výkon na vykurovanie. Konštrukčným prvkom systému je umiestnenie externého výmenníka tepla v samostatnom ventilačnom potrubí. Keď je teplota na ulici pod optimálnou značkou, privádzaný vzduch sa ohrieva pomocou tepelnej pištole (nafta, elektrika alebo plyn).

Za zmienku stojí, že väčšina systémov zahŕňajúcich adaptáciu na teplotu vzduchu alebo stabilizačné parametre prevádzky tepelného čerpadla sa uplatňuje na zariadenia vzduch-vzduch a vzduch-voda. Iné systémy, kvôli vonkajším tepelným výmenníkom izolovaným v zemi alebo vo vode, neumožňujú vytvorenie takýchto „skleníkových“ pracovných podmienok.

Hlavné charakteristiky a výpočet výkonu tepelného čerpadla

Celková racionálnosť inštalácie tepelného čerpadla na vykurovanie domu sa odhaduje predovšetkým o finančných nákladoch, Patrí medzi ne:

• kúpna cena zariadenia;
• inštalačné náklady, ktoré môžu zahŕňať pozemné práce;
• náklady na pravidelnú údržbu;
• náklady na odstránenie častých problémov.

Voľba silového modelu, ako je uvedené vyššie, je založená na celkovej potrebe dodávky tepla. Približný výpočet pre jednopodlažný dom s rozmermi 10x10 metrov (300 kubických metrov objemu) vyzerá takto:

• berie do úvahy maximálnu zápornú zimnú teplotu (-20);
• stanoví sa rozdiel medzi miestnosti a prostredím (20 - 20 = 40);
• Tepelné straty stien sa vypočítajú podľa referenčných údajov ich materiálu (pre tehlu je tabuľková hodnota 1, tepelná strata je 1x300x40 - 12000 kilokalórií za hodinu alebo 13,5 kW).

Výsledná hodnota je indikátorom minimálneho výkonu tepelného čerpadla, ktoré stačí na vykurovanie domu. Pre výber optimálneho modelu sa musí vlastnosť zvýšiť najmenej o 50%. Deje sa to preto, že tepelné čerpadlo bude musieť v zime pracovať v optimálnych podmienkach, v blízkosti najnižšieho bodu nulovej účinnosti pri teplote okolia. Výsledná hodnota pre uvažovaný príklad je asi 20 kW.

Druhou časťou výpočtu je výber kapacity zásobníka, Odporúča sa nainštalovať túto časť systému tak, aby tepelné čerpadlo mohlo pracovať počas obmedzeného počtu cyklov za deň.Dokumentácia k zariadeniu obsahuje odporúčania o kapacite akumulácie tepla pre špecifický cyklický index. Priemerná hodnota je 30 litrov na kilowatt s 3 štartmi, 20 litrov s 5 štartmi. Pre dom v tomto príklade budete potrebovať skladovaciu nádrž minimálne 400 litrov na päť cyklov prevádzky tepelného čerpadla za deň.

záver

Ak sa v dôsledku analýzy klímy, dostupných zdrojov energie, povahy pôdy, rozhodlo kúpiť tepelné čerpadlo na vykurovanie, odporúča sa zveriť návrh systému profesionálom. Optimálny výber modelu je založený nielen na vlastnostiach zariadenia a mechanike jeho práce. Odborníci budú brať do úvahy prenos tepla z pôdy, zvoliť kombinovanú schému s dobrou účinnosťou, vypočítať najlepšiu možnosť pre realizáciu pozemkových prác. Preto vykurovacie zariadenie s tepelným čerpadlom, ktoré vyvinuli odborníci, vás neuspokojí s prekvapením a ľutuje váš výber.