Princíp činnosti tepelného čerpadla na vykurovanie domu

Na transformáciu, prenos a premenu tepelnej energie sa používa špeciálne zariadenie pripomínajúce klimatizáciu alebo chladničku. Tepelné čerpadlo sa nepoužíva na vykurovanie - dodáva iba viac tepla, ako prijíma zo siete. Pomocou zariadenia je možné čerpať energiu z pôdy, vzduchu alebo vody do vykurovacích komunikácií.

Princíp činnosti a konštrukcie

Tepelné čerpadlo sa skladá z freónového okruhu s kompresorom, expanzného ventilu, výmenníkov tepla (kondenzátor, výparník) a medeného potrubia. Uzly sú vzájomne spojené pomocou tvaroviek a automatických častí.

Princíp činnosti jednotky je založený na výbere tepla nízkej kvality:

• voda (od +2 do +7 stupňov);
• vzduch (od -25 do +35 stupňov);
• pôda (od -5 do +5 stupňov).

V procese odberu tepelných zdrojov sa počiatočné médium ochladzuje a chladivo vnútorného okruhu sa začína vrieť a premieňa sa na paru. Plyn je stlačený kompresorom a dramaticky stráca objem pri prečerpávaní teploty a tlaku. Činnosť predhriateho freónu spočíva v prenose zdrojov tepla do vykurovacej siete. Tepelné čerpadlá pracujú uzavretým spôsobom a využívajú iba energiu bez priameho ohrevu chladiacej kvapaliny.

Jednotka umožňuje získať 3 - 5 kW tepla z 1 kW použitej energie.

Druhy tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá na vykurovanie súkromného domu sú klasifikované podľa niekoľkých kritérií. V závislosti od typu prenosu energie:

• Kompresia - pozostáva z kompresora, kondenzátora, výparníka a expandéra. Zariadenie pracuje na princípe kompresného cyklu a expanzie chladiacej kvapaliny s ďalším zahrievaním.
• Absorpcia - pracuje na báze absorbentu a freónu. Absorpčné zariadenie je vysoko účinné a je to čerpadlo novej generácie.

Podľa zdroja tepla si môžete zariadenie vyzdvihnúť:

• vzduch - odvádza teplo z atmosféry;
• geotermálna - odoberá energiu z vody alebo z pôdy;
• sekundárne - pracuje so sekundárnym teplom vody alebo vzduchu.

Sekundárne tepelné zariadenia môžu odoberať energiu z odpadových vôd.

Zariadenie tepelného čerpadla sa tiež líši v prostredí prijímania a transformácie energie, charakteristík a spôsobov prevádzky.

Systém podzemných vôd

Zariadenia vám umožňujú získať teplo z vnútorností zeme po celý rok. Podľa typu geotermálneho obrysu je možné zvoliť tieto modifikácie:

• Horizontálne - systém vo forme rúrok umiestnených pod bodom mrazu pôdy v hĺbke 1,5 - 2 m. Teplotný režim počas roka dosahuje + 3 ... + 15 stupňov, takže teplo je možné získať kedykoľvek.
• Vertikálne - kolektor vyzerá dobre ako hĺbka 50-200 m. Vnútri sú špeciálne sondy, ktoré odvádzajú teplo z konštantného teplotného gradientu.

Pri usporiadaní vertikálneho obrysu sa musí zohľadniť geologické zloženie pôdy. Na mieste, kde sa nachádza vodorovný obrys, nemôžete stavať domy ani položiť dlaždice.

Systém voda-voda

Na vykurovanie miestnosti musíte použiť energiu podzemnej vody s konštantnou teplotou +7 ° C a viac. Táto technológia zabezpečuje dodávku vody odstredivým čerpadlom do špeciálnej stanice. Tepelná energia je prenášaná do nemrznúcej zmesi spodným okruhom zariadenia. Táto možnosť je povolená v oblastiach:

• bez podzemnej vody alebo s minimálnou úrovňou ich výskytu;
• s jamkami, v ktorých vodoznak neklesne;
• s minimálnym zložením soli a znečistením;
• vybavené odtokovou nádržou, schopnou zachytávať od 2200 litrov odpadovej vody za hodinu.

Najlepším riešením pre zariadenie voda-voda je oblasť blízko rieky alebo iného vodného útvaru.

Systém voda-vzduch

Tepelné čerpadlá neohrievajú vzduch vo vnútri miestností, ale samotné chladivo. Môže byť použitý na vykurovanie, prípravu horúcej vody. Systém má niekoľko výhod:

• inštalované bez vŕtania vonkajšieho okruhu;
• líši sa spoľahlivosťou a trvanlivosťou;
• účinný na jeseň a na jar.

Nevýhody čerpadiel zahŕňajú:

• zníženie COP, keď teplota dosiahne +1,2 stupňa;
• použitie spätného chodu na rozmrazovanie vonkajšej jednotky.

Stanice nie sú jediným spôsobom výroby tepla. Fungujú v spojení s vykurovacím kotlom.

Systém vzduch-vzduch

Zariadenia vzduch-vzduch prijímajú tepelnú energiu z pouličných vzdušných hmôt. Navonok sa podobajú klimatizačným zariadeniam, ale môžu pracovať pri nízkych teplotách. Chladič sa v kondenzátore zohrieva. Medzi výhody VT patrí:

• cena porovnateľná s cenou klimatizačného zariadenia;
• rýchla inštalácia;
• žiadne riziko úniku tepelných nosičov.

Medzi nevýhody systémov patrí:

• schopnosť pracovať iba pri teplotách do -20 stupňov;
• potreba nainštalovať špeciálnu jednotku do každej miestnosti;
• nedostatok podmienok pre horúcu vodu.

Tepelné zariadenie „vzduch-vzduch“ možno použiť na dodatočné vykurovanie chaty alebo vidieckeho domu.

Kritériá výberu systému

Pred zakúpením tepelného čerpadla musíte zvážiť:

• Náklady na usporiadanie systému. Ak chcete pripojiť VT v Moskve, budete musieť položiť vodorovný obrys. Vykopáva sa jama (10 000 rubľov / smena za prenájom rýpadla), potom sa pripravuje práca (5 000 rubľov). Studňa stojí 1 000 rubľov / mp, pričom sa berie do úvahy inštalácia a viazanie sondy. Aby systém správne fungoval, potrebujete 350 m okruhu alebo 350 tisíc rubľov.
• Spotreba energie. 9 kW VT spotrebuje 2,7 kWh elektriny, čo je lacnejšie ako podobný elektrický kotol.
• Payback. Alternatívne vykurovanie, berúc do úvahy náklady na inštaláciu a spotrebu elektriny, sa vyplatí po 3 rokoch.
• Klimatické podmienky v mieste bydliska. VT sú neúčinné v oblastiach s mrazivými zimami. Nebudú schopní zachytiť správne množstvo tepla z pôdy, vzduchu alebo vody.
• Napájanie zariadenia. Majiteľ jednoposchodového domu s rozmermi 10 x 10 štvorcov by mal robiť výpočty na základe: maximálnej zápornej teploty (-20 stupňov); teplotné rozdiely na ulici av miestnosti (20 - 20 = 40); tepelné straty stien (tehla - 13,5 kW). Asi 50% by sa malo pripočítať k poslednému ukazovateľu minimálneho výkonu.
• Kapacita zásobníka. Pri 3 spusteniach pumpy je potrebných 30 litrov vody, s 5 spusteniami - 20 litrov.

Pri výbere zariadenia sa berie do úvahy stav domu a vlastnosti oblasti, v ktorej sa nachádza.

Výhody a nevýhody

Vykurovacia komunikácia s tepelným čerpadlom má niekoľko výhod:

• úspora energie: pri prietoku 1 kW / h sa získajú 4 kW / h tepla;
• zníženie nákladov na opravu systému;
• univerzálnosť - vhodná pre inštaláciu v oblastiach bez plynovodov, elektrických vedení, ako bude pracovať zo vzduchu, pôdy alebo vody;
• úplná automatizácia systému - v prípade dlhodobej neprítomnosti môže majiteľ nastaviť konštantný teplotný režim +10 stupňov;
• environmentálna bezpečnosť - nevyrába oxidy, kyseliny a benzoové zlúčeniny;
• žiadne núdzové situácie - chladiaca kvapalina a komponenty systému sa nezahrievajú na kritické teploty;
• schopnosť pracovať pri teplotách do -15 stupňov;
• reverzibilita - zariadenia chladia leto, odvádzajú teplo z miestností a smerujú ho do rezervného prostredia;
• dlhodobé použitie: bez väčších opráv sa čerpadlo používa 25 až 50 rokov, náhradný diel kompresora zlyháva každých 15 až 20 rokov.

Nevýhody použitia tepelných čerpadiel zahŕňajú:

• finančné náklady na organizáciu geotermálneho systému;
• dlhá (5-10 rokov) návratnosť systému;
• potreba ďalšieho vykurovania v chladných oblastiach.

V podlahových vykurovacích systémoch je povolené používať jednotky fan coilov, ktoré prenášajú teplo alebo chlad do vzduchu z vody. Ak máte staré bývanie, budete potrebovať prestavbu vykurovania.

Populárni výrobcovia tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá vyrábajú najmä spoločnosti z Ázie. Prvými, ktorí uviedli na trh európske výrobky, boli spoločnosti Daikin, Mitsubishi Electric a Hitach. Zariadenia vyrábajú aj výrobcovia z Južnej Kórey (LG a Samsung), Číny (Midea a Gree).

Európske značky Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus majú tiež úpravy ATW.

DIY tepelné čerpadlo

Vytvorenie tepelného čerpadla sami je možné iba na vykurovanie malého domu.

1. Nákup starej chladničky a demontáž odstránením automatizácie.
2. Vytvorte kondenzátor zo 100 l oceľovej nádrže rozrezanej na polovicu. Do nádrže sa umiestni medená cievka so stenami hrubými 1 mm.
3. Vytvorenie cievky obalením medenej trubice na plynovej alebo kyslíkovej fľaši s rovnakou vzdialenosťou medzi závitmi.
4. Cievky zaistite prevlečením drôtu cez otvory v hliníkových rohoch.
5. Zvárané časti nádrže.
6. Vytvorte výparník z plastovej nádoby s objemom 60 - 80 litrov. Nainštaluje sa špirála a závit pre odtokové a napájacie potrubia.
7. Nainštalujte zariadenie do miestnosti a priveďte do neho 2 vzduchové kanály vyrezané do predného krídla.
8. Spájkované medené rúrky, čerpadlo freón.
9. Vykonajte uvedenie do prevádzky a pripojte štruktúru k vykurovaniu.

Vzduch bude privádzaný cez horný kanál do mrazničky, chladený a privádzaný do krytu. Po zahriatí s výmenníkom tepla na zadnej stene sa vzduchové masy dostanú do miestnosti.

Výsledkom práce je získanie systému s uzavretou slučkou. Chladivo v ňom cirkuluje, pričom odoberá a prepravuje energiu z výparníka do kondenzátora. Prijatá tepelná energia má malý výkon, preto je potrebné dodatočne pripojiť teplú podlahu alebo radiátory s nízkou zotrvačnosťou.

Teplota vody na výstupe nebude vyššia ako 50 - 60 stupňov.

systém

Šetrenie nezávislej výroby zariadenia a jeho inštalácia pomôže bivalentnej schéme vykurovacieho systému. Zahŕňa to výpočet výkonu VT na základe minimálnej teploty. Počas roka nebude inštalácia fungovať na plnú kapacitu.

Nanos je v tomto prípade pasívna jednotka, ku ktorej je pripojený plynový alebo pevný kotol. Obtok je s ním spojený.

Tepelná modifikácia čerpadiel je efektívne, ale drahé zariadenie. S dlhou dobou návratnosti budú jedinou alternatívou v oblastiach bez dodávok plynu.