Princíp činnosti tepelného čerpadla na vykurovanie domu

Na transformáciu, prenos a premenu tepelnej energie sa používa špeciálne zariadenie, ktoré pripomína klimatizáciu alebo chladničku. Tepelné čerpadlo sa nepoužíva na vykurovanie - iba prenáša viac tepla, ako prijíma zo siete. Pomocou prístroja môžete načerpať energiu pôdy, vzduchu alebo vody do vykurovacích komunikácií.

Princíp práce a dizajn

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

Princíp činnosti jednotky je založený na výbere nízkeho tepla:

• 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 ochladí a chladivo vnútorného okruhu začne vrieť a premieňa sa na paru. Plyn je stlačený kompresorom a náhle stratí objem pri súčasnom zvýšení teploty a tlaku. Účinkom zahriateho freónu je prenos tepelných zdrojov do vykurovacieho potrubia. Tepelné čerpadlá pracujú na princípe uzavretého okruhu a využívajú iba energiu bez priameho ohrevu chladiacej kvapaliny.

Jednotka umožňuje získať 3 - 5 kW tepla z 1 kW použitých energetických zdrojov.

Odrody 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 cyklu stlačenia a roztiahnutia nosiča tepla s ďalším ohrevom.
• Absorpcia - fungujú na báze absorbentu a freónu. Absorpčné zariadenie je účinné a je to čerpadlo novej generácie.

Podľa zdroja tepla môžete zvoliť zariadenie:

• vzduch - extrahuje tepelné zdroje z atmosféry;
• geotermálna - berie energiu z vody alebo pôdy;
• sekundárne - pracuje so sekundárnym teplom vody alebo vzduchu.

Zariadenia na sekundárne vykurovanie môžu odoberať energiu z odpadových vôd.

Prístroj tepelného čerpadla sa tiež líši, pokiaľ ide o prostredie na príjem a transformáciu energie, vlastnosti a prevádzkové postupy.

Systém podzemných vôd

Zariadenia vám umožňujú prijímať teplo z útrob zeme po celý rok. Podľa typu geotermálneho okruhu je možné zvoliť nasledujúce úpravy:

• Horizontálne - systém vo forme rúrok umiestnených pod zamrznutím pôdy, v hĺbke 1,5-2 m. Teplotný režim po celý rok dosahuje + 3 ... + 15 stupňov, takže teplo je možné získať kedykoľvek .
• Vertikálne - nádrž vyzerá ako vrt 50 - 200 m hlboký. Vo vnútri sú špeciálne sondy, ktoré odoberajú teplo konštantným teplotným gradientom.

Pri usporiadaní zvislého obrysu treba brať do úvahy geologické zloženie pôdy. Na mieste, kde sa nachádza vodorovný obrys, nemôžete stavať domy, položiť dlaždice.

Systém voda-voda

Na vykurovanie miestnosti budete musieť použiť energiu podzemnej vody so stálou teplotou +7 a viac stupňov. Táto technológia zabezpečuje dodávku vody odstredivým čerpadlom do špeciálnej stanice. Tepelná energia sa prenáša do nemrznúcej zmesi spodným okruhom zariadenia.Táto možnosť je povolená na stránkach:

• bez podzemných vôd alebo s minimálnou úrovňou ich výskytu;
• so studňami, v ktorých sa vodná značka neznižuje;
• s minimálnym zložením soli a znečistením;
• vybavené odtokovou studňou schopnou prijímať od 2 400 litrov odpadovej vody za hodinu.

Najlepšou možnosťou pre vybavenie typu voda-voda je oblasť blízko rieky alebo iného vodného útvaru.

Systém "voda-vzduch"

Tepelné čerpadlá neohrievajú vzduch vo vnútri miestností, ale samotný nosič tepla. Môže byť použitý na vykurovanie, prípravu TÚV. Systém má množstvo výhod:

• inštalovaný bez vŕtania vonkajšieho obrysu;
• je spoľahlivý a odolný;
• účinné na jeseň a na jar.

Medzi nevýhody čerpadiel patria:

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

Stanice nie sú jediným prostriedkom na výrobu tepla. Fungujú v spojení s vykurovacím kotlom.

Systém vzduch-vzduch

Zariadenia vzduch-vzduch prijímajú tepelnú energiu z pouličných vzduchových hmôt. Navonok pripomínajú klimatizačné jednotky, môžu však pracovať pri nízkych teplotách. Studený vzduch sa ohrieva v kondenzátore. Medzi výhody TN patria:

• náklady porovnateľné s cenou klimatizácie;
• rýchla inštalácia;
• žiadne riziko úniku tepelných nosičov.

Medzi nevýhody systémov:

• schopnosť pracovať iba pri teplotách do -20 stupňov;
• potreba inštalovať špeciálny blok vo vnútri každej miestnosti;
• nedostatok podmienok na získavanie teplej vody.

Na dodatočné vykurovanie letnej chaty alebo vidieckeho domu je možné použiť vykurovacie zariadenie vzduch-vzduch.

Kritériá výberu systému

Pred zakúpením tepelného čerpadla musíte zvážiť:

• Náklady na nastavenie systému. Ak chcete pripojiť VT v Moskve, budete musieť položiť vodorovný obrys. Vykopá sa jama (10 tisíc rubľov / smenu za prenájom rýpadla), potom sa vykoná príprava na prácu (5 tisíc rubľov). Studňa stojí 1000 rubľov / lm, berúc do úvahy inštaláciu a potrubie sondy. Aby systém fungoval normálne, bude potrebných 350 m okruhu alebo 350 tisíc rubľov.
• Spotreba energie. 9 kW tepelné čerpadlo spotrebuje 2,7 kW / h elektriny, čo je lacnejšie ako podobný elektrický kotol.
• Odplata. Alternatívne vykurovanie sa po zohľadnení nákladov na inštaláciu a spotreby elektrickej energie oplatí po 3 rokoch.
• Klimatické podmienky regiónu pobytu. TH sú v oblastiach s mrazivými zimami neúčinné. Nebudú môcť odoberať potrebné množstvo tepla z pôdy, vzduchu alebo vody.
• Napájanie zariadenia. Majiteľ jednopodlažného domu s rozmermi 10 x 10 štvorcov musí vykonať výpočty na základe: maximálnej negatívnej teploty (-20 stupňov); teplotné rozdiely vonku a v miestnosti (20 - -20 = 40); tepelné straty stien (tehla - 13,5 kW). K poslednému indikátoru minimálneho výkonu je potrebné pripočítať asi 50%.
• Kapacita skladovacej nádrže. Pri 3 štartoch čerpadla je potrebných 30 litrov vody, pri 5 štartoch - 20 litroch.

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

Výhody a nevýhody

Komunikácia vykurovania s tepelným čerpadlom má množstvo výhod:

• úspora energie: pri spotrebe 1 kW / h sa získa 4 kW / h tepla;
• zníženie nákladov na opravu systému;
• všestrannosť - vhodné na inštaláciu v regiónoch bez plynového vedenia, elektrického vedenia, pretože bude pracovať na vzduchu, pôde alebo vode;
• úplná automatizácia systému - v prípade dlhej neprítomnosti môže majiteľ nastaviť konštantný teplotný režim +10 stupňov;
• bezpečnosť životného prostredia - neprodukuje oxidy, kyseliny a benzoové zlúčeniny;
• žiadne núdzové situácie - chladiaca kvapalina a komponenty systému sa nezohrievajú na kritické teploty;
• schopnosť pracovať pri teplotách až do -15 stupňov;
• reverzibilita - jednotky v lete ochladzujú dom, odvádzajú teplo z miestností a smerujú ho do záložného prostredia;
• dlhodobé použitie: bez generálnej opravy sa čerpadlo používa 25 - 50 rokov, náhradný diel kompresora zlyhá každých 15 - 20 rokov.

Medzi nevýhody používania tepelných čerpadiel patria:

• finančné náklady na organizáciu geotermálneho systému;
• dlhodobá (5-10 rokov) návratnosť systému;
• potreba používať dodatočné kúrenie v chladných oblastiach.

V systémoch podlahového vykurovania je dovolené používať fancoily, ktoré prenášajú teplo alebo chlad na vzduch z vody. Ak máte starý dom, budete potrebovať prestavbu kúrenia.

Populárni výrobcovia tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá vyrábajú predovšetkým spoločnosti z Ázie. Ako prvé dodávali na európsky trh spoločnosti Daikin, Mitsubishi Electric a Hitach. Zariadenie tiež vyrábajú výrobcovia z Južnej Kórey (LG a Samsung), Číny (Midea a Gree).

Úpravy ATW majú aj európske značky Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus.

DIY tepelné čerpadlo

Je možné vyrobiť tepelné čerpadlo sami iba na vykurovanie malého domu.

1. Kúpte si starú chladničku a demontujte ju odstránením automatizácie.
2. Vyrobte kondenzátor zo 100 litrovej oceľovej nádrže rozrezanej na polovicu. Do nádrže je umiestnená medená špirála so stenami hrubými 1 mm.
3. Vytvorte cievku navinutím medenej trubice okolo plynovej alebo kyslíkovej fľaše, pričom sledujte rovnakú vzdialenosť medzi závitmi.
4. Závity zafixujte prevlečením drôtu cez otvory v hliníkových rohoch.
5. Zvarte časti nádrže.
6. Vytvorte výparník zo 60-80 litrovej plastovej nádoby. Je vybavená špirálou a závitom pre odtokové a prívodné potrubie.
7. Nainštalujte zariadenie do miestnosti a prineste do nej 2 vzduchové kanály rozrezané na predné krídlo.
8. Spájkujte medené rúry, čerpadlo vo freóne.
9. Vykonajte počiatočný štart a pripojte konštrukciu k vykurovaniu.

Vzduch bude dodávaný cez horný kanál do mrazničky, ochladený a privádzaný do krytu. Po zahriatí výmenníkom tepla na zadnej stene vstúpia do miestnosti vzduchové hmoty.

V dôsledku práce sa získa systém s uzavretou slučkou. Cirkuluje v ňom chladivo, ktoré odoberá a prenáša energiu z výparníka do kondenzátora. Prijatá tepelná energia má malý výkon, preto je potrebné dodatočne pripojiť teplú podlahu alebo radiátory typu s nízkou zotrvačnosťou.

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

Schéma

Schéma bivalentného vykurovacieho systému pomôže ušetriť na nezávislej výrobe zariadenia a jeho inštalácii. Zahŕňa výpočet výkonu tepelného čerpadla na základe minimálnej teploty. Jednotka nebude pracovať na plný výkon po celý rok.

Nanos je v tomto prípade pasívna jednotka, ku ktorej je pripojený plynový kotol alebo kotol na tuhé palivo. Obtok je pripojený k druhému.

Úpravy tepelného čerpadla sú efektívne, ale drahé vybavenie. S dlhou dobou návratnosti budú jedinou alternatívou v oblastiach bez dodávky plynu.