Để chuyển hóa, truyền và chuyển đổi năng lượng nhiệt, một thiết bị đặc biệt được sử dụng giống như máy điều hòa không khí hoặc tủ lạnh. Máy bơm nhiệt không được sử dụng để sưởi ấm - nó chỉ truyền nhiệt nhiều hơn lượng nhiệt nhận được từ mạng lưới. Với sự trợ giúp của thiết bị, bạn có thể bơm năng lượng của đất, không khí hoặc nước vào hệ thống liên lạc sưởi ấm.
Nguyên lý làm việc và thiết kế
Máy bơm nhiệt bao gồm một mạch freon với một máy nén, một van giãn nở, các bộ trao đổi nhiệt (bình ngưng, dàn bay hơi) và một đường ống dẫn bằng đồng. Các cụm được gắn với nhau bằng cách sử dụng phụ kiện và các bộ phận tự động.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị dựa trên việc lựa chọn nhiệt cấp thấp:
- nước (từ +2 đến +7 độ);
- không khí (từ -25 đến +35 độ);
- đất (từ -5 đến +5 độ).
Trong quá trình lấy nguồn nhiệt, môi chất ban đầu được làm lạnh, và môi chất lạnh của mạch bên trong bắt đầu sôi và biến đổi thành hơi nước. Khí được nén bởi máy nén và đột ngột mất thể tích đồng thời tăng nhiệt độ và áp suất. Hoạt động của freon được đốt nóng là truyền tài nguyên nhiệt đến bộ phận làm nóng chính. Máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên lý mạch kín, chỉ sử dụng năng lượng mà không làm nóng trực tiếp chất làm mát.
Thiết bị cho phép bạn nhận được 3-5 kW nhiệt từ 1 kW tài nguyên năng lượng đã sử dụng.
Các loại máy bơm nhiệt
- Nén - bao gồm một máy nén, bình ngưng, dàn bay hơi và bộ giãn nở. Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc chu kỳ nén và giãn nở của chất mang nhiệt khi tiếp tục đốt nóng.
- Hấp thụ - hoạt động trên cơ sở chất hấp thụ và freon. Thiết bị hấp thụ hoạt động hiệu quả và là một máy bơm thế hệ mới.
Theo nguồn nhiệt, bạn có thể chọn thiết bị:
- không khí - chiết xuất các nguồn nhiệt từ khí quyển;
- địa nhiệt - lấy năng lượng từ nước hoặc đất;
- thứ cấp - hoạt động với nhiệt thứ cấp của nước hoặc không khí.
Các thiết bị nhiệt thứ cấp có thể lấy năng lượng từ nước thải.
Thiết bị bơm nhiệt cũng khác nhau về môi trường thu nhận và chuyển hóa năng lượng, tính năng và phương pháp hoạt động.
Hệ thống nước ngầm
Các thiết bị cho phép bạn nhận nhiệt từ ruột trái đất quanh năm. Các sửa đổi sau có thể được lựa chọn theo loại mạch địa nhiệt:
- Ngang - hệ thống dạng ống nằm dưới lớp đất đóng băng, độ sâu 1,5-2 m, chế độ nhiệt độ quanh năm đạt + 3 ... + 15 độ nên có thể thu nhiệt bất cứ lúc nào. .
- Theo chiều dọc - hồ chứa trông giống như một lỗ khoan sâu 50-200 m. Bên trong có các đầu dò đặc biệt lấy nhiệt từ một gradient nhiệt độ không đổi.
Khi bố trí đường bao thẳng đứng phải tính đến thành phần địa chất của đất. Trên mặt bằng có đường bao ngang thì không được xây nhà, lát gạch.
Hệ thống cấp nước
Để sưởi ấm một căn phòng, bạn sẽ cần sử dụng năng lượng của nước ngầm với nhiệt độ ổn định từ +7 độ trở lên. Công nghệ cung cấp nước bằng máy bơm ly tâm đến một trạm đặc biệt. Năng lượng nhiệt được chuyển đến chất chống đông bởi mạch dưới của thiết bị.Tùy chọn này được phép trên các trang web:
- không có nước ngầm hoặc với mức độ xuất hiện của chúng tối thiểu;
- với giếng mà vạch nước không giảm;
- với thành phần muối tối thiểu và ô nhiễm;
- được trang bị một giếng thoát nước, có khả năng tiếp nhận từ 2200 lít nước thải / giờ.
Lựa chọn tốt nhất cho thiết bị tiếp nước là khu vực gần sông hoặc vùng nước khác.
Hệ thống "nước-không khí"
Máy bơm nhiệt không làm nóng không khí bên trong các phòng, mà là chất mang nhiệt. Nó có thể được sử dụng để sưởi ấm, chuẩn bị DHW. Hệ thống có một số ưu điểm:
- được lắp đặt mà không cần khoan đường viền bên ngoài;
- nó là đáng tin cậy và bền;
- hiệu quả vào mùa thu và mùa xuân.
Những nhược điểm của máy bơm bao gồm:
- hạ COP khi nhiệt độ đạt +1,2 độ;
- sử dụng đảo ngược để xả băng dàn nóng.
Nhà ga không phải là phương tiện duy nhất để tạo ra nhiệt. Chúng hoạt động cùng với một lò hơi gia nhiệt.
Hệ thống không khí
- chi phí tương đương với giá của một máy điều hòa không khí;
- cài đặt nhanh chóng;
- không có nguy cơ rò rỉ chất mang nhiệt.
Trong số những nhược điểm của hệ thống:
- khả năng hoạt động chỉ ở nhiệt độ lên đến -20 độ;
- sự cần thiết phải cài đặt một khối đặc biệt bên trong mỗi phòng;
- thiếu các điều kiện để lấy nước nóng.
Thiết bị sưởi không khí có thể được sử dụng để sưởi ấm thêm cho một ngôi nhà nhỏ mùa hè hoặc một ngôi nhà nông thôn.
Tiêu chí lựa chọn hệ thống
Trước khi mua một máy bơm nhiệt, bạn cần xem xét:
- Chi phí thiết lập hệ thống. Để kết nối VT ở Moscow, bạn sẽ cần đặt một đường bao ngang. Một hố được đào (10 nghìn rúp / ca cho thuê máy xúc), sau đó chuẩn bị cho công việc được tiến hành (5 nghìn rúp). Giếng có giá 1000 rúp / lm, có tính đến việc lắp đặt và đường ống của đầu dò. Để hệ thống hoạt động bình thường, sẽ cần 350 m mạch hoặc 350 nghìn rúp.
- Tiêu thụ năng lượng. Một máy bơm nhiệt 9 kW tiêu thụ 2,7 kW / h điện, rẻ hơn một nồi hơi điện tương tự.
- Hoàn vốn. Hệ thống sưởi thay thế, có tính đến chi phí lắp đặt và tiêu thụ điện, sẽ hoàn vốn sau 3 năm.
- Điều kiện khí hậu của khu vực cư trú. THs không hiệu quả ở những khu vực có mùa đông băng giá. Chúng sẽ không thể lấy lượng nhiệt cần thiết từ đất, không khí hoặc nước.
- Nguồn thiết bị. Chủ sở hữu ngôi nhà một tầng 10x10 hình vuông phải tính toán dựa trên: nhiệt độ âm tối đa (-20 độ); chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và trong phòng (20 - -20 = 40); tổn thất nhiệt của tường (gạch - 13,5 kW). Đến chỉ số cuối cùng của công suất tối thiểu, bạn cần thêm khoảng 50%.
- Dung tích bình chứa. Với 3 lần khởi động máy bơm, cần 30 lít nước, với 5 lần khởi động - 20 lít.
Khi lựa chọn thiết bị, tình trạng của ngôi nhà và các đặc điểm của khu vực đặt nó được tính đến.
Ưu điểm và nhược điểm
- tiết kiệm năng lượng: ở mức tiêu thụ 1 kW / h, thu được 4 kW / h nhiệt;
- giảm chi phí sửa chữa hệ thống;
- tính linh hoạt - thích hợp để lắp đặt ở những vùng không có đường dây dẫn khí đốt, đường dây điện, bởi vì sẽ hoạt động trên không khí, đất hoặc nước;
- tự động hóa hoàn toàn hệ thống - trong trường hợp vắng mặt lâu, chủ sở hữu có thể đặt chế độ nhiệt độ ổn định +10 độ;
- an toàn môi trường - không tạo ra oxit, axit và các hợp chất benzoic;
- không có tình huống khẩn cấp - chất làm mát và các bộ phận của hệ thống không nóng lên đến nhiệt độ tới hạn;
- khả năng hoạt động ở nhiệt độ lên đến -15 độ;
- khả năng đảo ngược - các đơn vị làm mát ngôi nhà vào mùa hè, loại bỏ nhiệt từ các phòng và hướng nó đến môi trường dự phòng;
- Thời gian sử dụng lâu dài: không cần đại tu, máy bơm sử dụng từ 25-50 năm, hỏng hóc phụ tùng máy nén 15-20 năm một lần.
Những bất lợi của việc sử dụng máy bơm nhiệt bao gồm:
- chi phí tài chính để tổ chức hệ thống địa nhiệt;
- hoàn vốn dài hạn (5-10 năm) của hệ thống;
- nhu cầu sử dụng sưởi ấm bổ sung ở các vùng lạnh.
Trong hệ thống sưởi sàn, cho phép sử dụng các cuộn dây quạt để truyền nhiệt hoặc lạnh cho không khí từ nước. Nếu bạn có một ngôi nhà cũ, bạn sẽ cần tái phát triển hệ thống sưởi.
Các nhà sản xuất máy bơm nhiệt phổ biến
Máy bơm nhiệt chủ yếu được sản xuất bởi các công ty từ Châu Á. Daikin, Mitsubishi Electric và Hitach là những công ty đầu tiên cung cấp cho thị trường châu Âu. Thiết bị cũng được sản xuất bởi các nhà sản xuất đến từ Hàn Quốc (LG và Samsung), Trung Quốc (Midea và Gree).
Các thương hiệu Châu Âu Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus cũng có các sửa đổi ATW.
Máy bơm nhiệt tự làm
- Mua một chiếc tủ lạnh cũ và tháo rời nó bằng cách loại bỏ tự động hóa.
- Tạo một bình ngưng từ một bồn thép 100 L bị cắt đôi. Người ta đặt trong bể một cuộn dây đồng có thành dày 1 mm.
- Tạo một cuộn dây bằng cách quấn một ống đồng xung quanh một bình khí hoặc khí oxi, quan sát khoảng cách giữa các vòng dây như nhau.
- Cố định các lượt bằng cách luồn dây qua các lỗ ở các góc nhôm.
- Hàn các bộ phận của bể.
- Làm thiết bị bay hơi từ thùng nhựa 60-80 lít. Nó được trang bị một cuộn dây và một sợi cho đường ống thoát nước và cung cấp.
- Lắp đặt thiết bị trong phòng và đưa 2 ống dẫn khí vào, cắt vào tấm chắn phía trước.
- Hàn ống đồng, bơm freon.
- Bắt đầu khởi động và kết nối cấu trúc với hệ thống sưởi.
Không khí sẽ được cấp qua kênh trên xuống ngăn đá, được làm lạnh và cấp vào vỏ. Sau khi làm ấm bằng bộ trao đổi nhiệt ở bức tường phía sau, các khối khí sẽ đi vào phòng.
Kết quả của công việc là thu được một hệ thống có vòng lặp khép kín. Môi chất lạnh lưu thông trong đó, lấy và vận chuyển năng lượng từ dàn bay hơi đến dàn ngưng. Nhiệt năng nhận được có công suất nhỏ, do đó, cần phải kết nối thêm với sàn ấm hoặc các bộ tản nhiệt loại có quán tính thấp.
Nhiệt độ nước đầu ra sẽ không quá 50-60 độ.
Kế hoạch
Sơ đồ hệ thống sưởi hai hóa trị sẽ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất thiết bị và lắp đặt độc lập. Nó liên quan đến việc tính toán công suất của máy bơm nhiệt dựa trên nhiệt độ tối thiểu. Tổ máy sẽ không hoạt động hết công suất trong cả năm.
Trong trường hợp này, nano là một đơn vị thụ động được kết nối với một nồi hơi đốt khí hoặc nhiên liệu rắn. Đường vòng được kết nối với đường vòng.
Sửa đổi bơm nhiệt là thiết bị hiệu quả nhưng đắt tiền. Với thời gian hoàn vốn dài, chúng sẽ là giải pháp thay thế duy nhất ở những khu vực không có nguồn cung cấp khí đốt.
