Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania domu

Do przetwarzania, przesyłania i konwersji energii cieplnej stosuje się specjalne urządzenie przypominające klimatyzator lub lodówkę. Pompa ciepła nie służy do ogrzewania - tylko transportuje więcej ciepła niż odbiera z sieci. Za pomocą urządzenia możesz pompować energię gleby, powietrza lub wody do komunikacji grzewczej.

Zasada działania i projekt

Pompa ciepła składa się z obiegu freonowego ze sprężarką, zaworu rozprężnego, wymienników ciepła (skraplacz, parownik) oraz rurociągu miedzianego. Zespoły są łączone za pomocą okuć i części automatycznych.

Zasada działania urządzenia opiera się na doborze ciepła niskogatunkowego:

• woda (od +2 do +7 stopni);
• powietrze (od -25 do +35 stopni);
• gleba (od -5 do +5 stopni).

W procesie pobierania zasobów ciepła początkowe medium jest chłodzone, a czynnik chłodniczy obiegu wewnętrznego zaczyna wrzeć i przekształca się w parę. Gaz jest sprężany przez sprężarkę i gwałtownie traci swoją objętość przy jednoczesnym wzroście temperatury i ciśnienia. Działanie nagrzanego freonu polega na przekazywaniu zasobów ciepła do sieci grzewczej. Pompy ciepła działają na zasadzie obiegu zamkniętego, zużywając tylko energię bez bezpośredniego podgrzewania chłodziwa.

Urządzenie pozwala na uzyskanie 3-5 kW ciepła z 1 kW zużytej energii.

Odmiany pomp ciepła

Pompy ciepła do ogrzewania prywatnego domu są klasyfikowane według kilku kryteriów. W zależności od rodzaju przeniesienia mocy:

• Sprężanie - składa się ze sprężarki, skraplacza, parownika i ekspandera. Urządzenie działa na zasadzie cyklu kompresji i rozszerzania nośnika ciepła przy dalszym ogrzewaniu.
• Absorpcja - działają na bazie absorbentu i freonu. Urządzenie absorpcyjne jest wydajne i jest pompą nowej generacji.

W zależności od źródła ciepła możesz wybrać urządzenie:

• powietrze – wydobywa zasoby cieplne z atmosfery;
• geotermalna - pobiera energię z wody lub gleby;
• wtórne - działa z wtórnym ciepłem wody lub powietrza.

Wtórne urządzenia grzewcze mogą pobierać energię ze ścieków.

Aparatura pompy ciepła różni się także środowiskiem do pobierania i przetwarzania energii, cechami i sposobami działania.

System wód gruntowych

Urządzenia pozwalają na odbiór ciepła z wnętrzności ziemi przez cały rok. W zależności od typu obwodu geotermalnego można wybrać następujące modyfikacje:

• Poziomy - system w postaci rur umieszczonych poniżej zamarzania gleby, na głębokości 1,5-2 m. Reżim temperaturowy przez cały rok osiąga + 3 ... + 15 stopni, więc ciepło można uzyskać w dowolnym momencie .
• Pionowo - zbiornik wygląda jak odwiert o głębokości 50-200 m. Wewnątrz znajdują się specjalne sondy, które pobierają ciepło ze stałego gradientu temperatury.

Podczas układania pionowego konturu należy wziąć pod uwagę skład geologiczny gleby. W miejscu, w którym znajduje się kontur poziomy, nie można budować domów, układać płytek.

System woda-woda

Aby ogrzać pomieszczenie, będziesz musiał wykorzystać energię wód gruntowych o stałej temperaturze +7 stopni i powyżej. Technologia przewiduje dostarczanie wody za pomocą pompy odśrodkowej do specjalnej stacji. Energia cieplna jest przekazywana do środka przeciw zamarzaniu przez dolny obwód urządzenia.Ta opcja jest dozwolona w witrynach:

• bez wód gruntowych lub z minimalnym poziomem ich występowania;
• ze studniami, w których znak wodny nie zmniejsza się;
• przy minimalnym składzie soli i zanieczyszczeniach;
• wyposażony w studnię drenażową, zdolną do odbioru od 2200 litrów ścieków na godzinę.

Najlepszym rozwiązaniem dla sprzętu woda-woda jest obszar w pobliżu rzeki lub innego akwenu.

System „woda-powietrze”

Pompy ciepła nie ogrzewają powietrza wewnątrz pomieszczeń, ale sam nośnik ciepła. Może być używany do ogrzewania, przygotowania CWU. System posiada szereg zalet:

• zainstalowany bez wiercenia zewnętrznego konturu;
• jest niezawodny i trwały;
• skuteczny jesienią i wiosną.

Wady pomp obejmują:

• obniżenie COP, gdy temperatura osiągnie +1,2 stopnia;
• użycie biegu wstecznego do odszraniania jednostki zewnętrznej.

Stacje nie są jedynym sposobem wytwarzania ciepła. Funkcjonują w połączeniu z kotłem grzewczym.

System powietrze-powietrze

Urządzenia powietrze-powietrze odbierają energię cieplną z ulicznych mas powietrza. Zewnętrznie przypominają klimatyzatory, ale mogą działać w niskich temperaturach. Zimne powietrze jest podgrzewane w skraplaczu. Zalety TN to:

• koszt porównywalny z ceną klimatyzatora;
• szybka instalacja;
• brak ryzyka wycieku nośników ciepła.

Wśród wad systemów:

• możliwość pracy tylko w temperaturach do -20 stopni;
• konieczność zainstalowania specjalnego bloku w każdym pokoju;
• brak warunków do uzyskania ciepłej wody.

Urządzenia grzewcze powietrze-powietrze można wykorzystać do dodatkowego ogrzewania domku letniskowego lub wiejskiego domu.

Kryteria wyboru systemu

Przed zakupem pompy ciepła należy wziąć pod uwagę:

• Koszty konfiguracji systemu. Aby podłączyć VT w Moskwie, musisz ułożyć poziomy kontur. Wykopany jest dół (10 tysięcy rubli / zmiana za wynajem koparki), a następnie przygotowywane są do pracy (5 tysięcy rubli). Studnia kosztuje 1000 rubli / lm, biorąc pod uwagę instalację i orurowanie sondy. Aby system działał normalnie, potrzebne będzie 350 m obwodu lub 350 tysięcy rubli.
• Zużycie energii. Pompa ciepła o mocy 9 kW zużywa 2,7 kW/h energii elektrycznej, co jest tańsze niż podobny kocioł elektryczny.
• Zemsta. Ogrzewanie alternatywne, uwzględniające koszty instalacji i zużycie energii elektrycznej, zwróci się po 3 latach.
• Warunki klimatyczne regionu zamieszkania. THs są nieskuteczne na obszarach o mroźnych zimach. Nie będą w stanie odebrać wymaganej ilości ciepła z gleby, powietrza czy wody.
• Moc urządzenia. Właściciel parterowego domu o wymiarach 10x10 kwadratów musi dokonać obliczeń na podstawie: maksymalnej ujemnej temperatury (-20 stopni); różnice temperatur na zewnątrz iw pomieszczeniu (20 - -20 = 40); straty ciepła ścian (cegła - 13,5 kW). Do ostatniego wskaźnika minimalnej mocy musisz dodać około 50%.
• Pojemność zbiornika magazynowego. Przy 3 uruchomieniach pompy potrzeba 30 litrów wody, przy 5 uruchomieniach - 20 litrów.

Przy wyborze sprzętu bierze się pod uwagę stan domu i cechy obszaru, na którym się znajduje.

Zalety i wady

Komunikacja grzewcza z pompą ciepła ma wiele zalet:

• oszczędność energii: przy zużyciu 1 kW/h uzyskuje się 4 kW/h ciepła;
• obniżenie kosztów naprawy systemu;
• wszechstronność - nadaje się do instalacji w regionach bez sieci gazowej, linii energetycznych, ponieważ będzie działać na powietrzu, glebie lub wodzie;
• pełna automatyzacja systemu - w przypadku długiej nieobecności właściciel może ustawić stały reżim temperaturowy +10 stopni;
• bezpieczeństwo środowiskowe – nie wytwarza tlenków, kwasów i związków benzoesowych;
• brak sytuacji awaryjnych - płyn chłodzący i elementy systemu nie nagrzewają się do temperatur krytycznych;
• możliwość pracy w temperaturach do -15 stopni;
• odwracalność – latem jednostki chłodzą dom, odprowadzając ciepło z pomieszczeń i kierując je do środowiska zapasowego;
• długotrwałe użytkowanie: bez remontu pompa jest używana przez 25-50 lat, część zamienna do sprężarki psuje się co 15-20 lat.

Wady korzystania z pomp ciepła obejmują:

• koszty finansowe organizacji systemu geotermalnego;
• długoterminowy (5-10 lat) zwrot systemu;
• konieczność stosowania dodatkowego ogrzewania w zimnych regionach.

W systemach ogrzewania podłogowego dopuszcza się stosowanie klimakonwektorów przenoszących ciepło lub zimno do powietrza z wody. Jeśli masz stary dom, będziesz potrzebować przebudowy ogrzewania.

Popularni producenci pomp ciepła

Pompy ciepła produkowane są głównie przez firmy z Azji. Daikin, Mitsubishi Electric i Hitach jako pierwsze zaopatrywały rynek europejski. Sprzęt produkują również producenci z Korei Południowej (LG i Samsung), Chin (Midea i Gree).

Modyfikacje ATW posiadają również europejskie marki Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus.

DIY pompa ciepła

Możliwe jest samodzielne wykonanie pompy ciepła tylko do ogrzewania małego domu.

1. Kup starą lodówkę i zdemontuj ją, usuwając automatykę.
2. Zrób skraplacz ze 100-litrowego stalowego zbiornika przeciętego na pół. W zbiorniku umieszczona jest miedziana wężownica o ściankach o grubości 1 mm.
3. Wykonaj cewkę, owijając miedzianą rurkę wokół butli z gazem lub tlenem, obserwując tę ​​samą odległość między zwojami.
4. Zamocuj zwoje, przeciągając drut przez otwory w aluminiowych narożnikach.
5. Spawaj części zbiornika.
6. Zrób parownik z 60-80 litrowego plastikowego pojemnika. Wyposażony jest w wężownicę i gwint do rur spustowych i zasilających.
7. Zainstaluj sprzęt w pomieszczeniu i przynieś do niego 2 kanały powietrzne, wycięte w przednim skrzydle.
8. Lutować rury miedziane, pompować we freon.
9. Zacznij od początku i podłącz konstrukcję do ogrzewania.

Powietrze będzie dostarczane przez górny kanał do zamrażarki, schładzane i dostarczane do obudowy. Po podgrzaniu wymiennikiem ciepła na tylnej ścianie do pomieszczenia przedostaną się masy powietrza.

W wyniku prac uzyskuje się system z zamkniętą pętlą. Krąży w nim czynnik chłodniczy, pobierając i transportując energię z parownika do skraplacza. Otrzymana energia cieplna ma niewielką moc, dlatego wymagane jest dodatkowe podłączenie grzejników podłogowych lub niskobezwładnościowych.

Temperatura wody na wylocie nie będzie wyższa niż 50-60 stopni.

Schemat

Dwuwartościowy schemat systemu grzewczego pomoże zaoszczędzić na niezależnej produkcji urządzenia i jego instalacji. Polega na obliczeniu mocy pompy ciepła na podstawie temperatury minimalnej. Jednostka nie będzie pracować z pełną mocą przez cały rok.

Nanos w tym przypadku jest jednostką pasywną, do której podłączony jest kocioł gazowy lub na paliwo stałe. Obejście jest połączone z tym ostatnim.

Modyfikacje pomp termicznych są wydajnym, ale drogim sprzętem. Dzięki długiemu okresowi zwrotu będą jedyną alternatywą na obszarach bez dostaw gazu.