Le fonti energetiche alternative sono il futuro! Pompa di calore per il riscaldamento domestico

Per riscaldare i locali si usa solitamente il gas o l'elettricità. Tuttavia, questo metodo di riscaldamento ha un costo piuttosto elevato, poiché entrambi sono piuttosto costosi.

Ecco perché per il riscaldamento delle case private e di campagna si utilizzano fonti energetiche alternative e Uno dei metodi di riscaldamento più diffusi è l'utilizzo delle pompe di calore.

Cos'è una pompa di calore per il riscaldamento di un'abitazione privata? Come funziona?

Un dispositivo speciale che capace di estrarre calore dall'ambiente si chiama pompa di calore.

Tali dispositivi vengono utilizzati come metodo principale o aggiuntivo per il riscaldamento degli ambienti. Alcuni dispositivi inoltre lavori sul raffrescamento passivo dell'edificio — la pompa viene utilizzata sia per il raffreddamento estivo che per il riscaldamento invernale.

L'energia dell'ambiente viene utilizzata come combustibileUn riscaldatore di questo tipo estrae calore dall'aria, dall'acqua, dalle falde acquifere, ecc., per cui questo dispositivo è classificato come fonte di energia rinnovabile.

Tutti i dispositivi di riscaldamento includono evaporatore, compressore, condensatore e valvola di espansioneA seconda della fonte di calore, si distinguono dispositivi ad acqua, ad aria e ad altri. Il principio di funzionamento è molto simile a quello di un frigorifero (solo il frigorifero emette aria calda e la pompa assorbe calore).

La maggior parte dei dispositivi funziona sia a temperature positive che negative, ma la loro efficienza dipende direttamente dalle condizioni esterne (ad esempio, più è alta la temperatura ambiente, più potente sarà il dispositivo). In generale, il dispositivo funziona come segue:

1. Pompa di calore entra in contatto con le condizioni circostantiSolitamente il dispositivo estrae calore dal terreno, dall'aria o dall'acqua (a seconda del tipo di dispositivo).
2. All'interno del dispositivo è installato uno speciale evaporatore., che è riempito di refrigerante.
3. A contatto con l'ambiente esterno il refrigerante bolle ed evapora.
4. Dopo di che Il refrigerante entra nel compressore sotto forma di vapore.
5. Lì si restringe - grazie a questo la sua temperatura aumenta notevolmente.
6. Successivamente il gas riscaldato entra nell'impianto di riscaldamento., che provoca il riscaldamento del refrigerante principale, utilizzato per il riscaldamento dei locali.
7. Il refrigerante si raffredda gradualmente. Alla fine torna liquido.
8. Quindi il refrigerante liquido entra in una valvola speciale, che ne abbassa notevolmente la temperatura.
9. Alla fine il refrigerante ritorna all'evaporatore., dopodiché il ciclo di riscaldamento viene ripetuto.

Foto 1. Il principio di funzionamento di una pompa di calore ad acqua di falda. Il vettore di calore freddo è mostrato in blu, quello caldo in rosso.

Vantaggi:

• Rispettoso dell'ambiente. Tali dispositivi sono considerati fonti di energia rinnovabili, le cui emissioni non inquinano l'atmosfera (mentre nel caso dell'utilizzo del gas naturale si formano gas serra nocivi e spesso per produrre elettricità si ricorre alla combustione del carbone, che inquina anch'esso l'aria).
• Una buona alternativa al gas. Una pompa di calore è ideale per riscaldare gli ambienti nei casi in cui, per un motivo o per l'altro, l'uso del gas sia difficoltoso (ad esempio, quando la casa si trova lontano dalle principali reti di distribuzione). La pompa ha anche il vantaggio, rispetto al riscaldamento a gas, di non richiedere l'autorizzazione statale per l'installazione di tale dispositivo (ma, se si perfora un pozzo profondo, sarà comunque necessario ottenerla).
• Fonte di calore aggiuntiva economicaLa pompa è ideale come fonte di energia ausiliaria economica (l'opzione migliore è utilizzare il gas in inverno e una pompa in primavera e autunno).

Screpolatura:

1. Limitazioni termiche nell'utilizzo delle pompe idraulicheTutti i dispositivi di riscaldamento funzionano bene a temperature positive, mentre in caso di funzionamento a temperature negative, molte pompe smettono di funzionare. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'acqua si congela, rendendo impossibile utilizzarla come fonte di calore.
2. Potrebbero sorgere problemi con i dispositivi che utilizzano l'acqua come calore. Se l'acqua viene utilizzata per il riscaldamento, sarà necessario trovarne una fonte stabile. Il più delle volte, è necessario perforare un pozzo, il che può aumentare i costi di installazione del dispositivo.

Principali tipologie, i loro principi di funzionamento

Tutte le pompe di calore differiscono tra loro per la loro fonte energetica. Principali classi di dispositivi: suolo-acqua, acqua-acqua, aria-acqua e aria-aria.

La prima parola indica la fonte di calore., UN il secondo indica ciò in cui si trasforma nel dispositivo.

Ad esempio, nel caso di un dispositivo suolo-acqua il calore viene estratto dalla terra e poi convertito in acqua calda, che viene utilizzato come riscaldatore nell'impianto di riscaldamento. Di seguito analizzeremo più dettagliatamente i tipi di pompe di calore per il riscaldamento.

Suolo-acqua

Installazioni di tipo sotterranee estrarre calore direttamente dal terreno utilizzando turbine o collettori specialiIn questo caso, la fonte è la terra, che riscalda il freon. A sua volta, riscalda l'acqua nel serbatoio del condensatore. In questo caso, il freon si raffredda e torna all'ingresso della pompa, e l'acqua riscaldata viene utilizzata come refrigerante nell'impianto di riscaldamento principale.

Ciclo di riscaldamento del liquido continua finché la pompa riceve elettricità dalla rete. Il metodo più costoso dal punto di vista economico è il metodo suolo-acqua, poiché per installare turbine e collettori sarà necessario perforare pozzi profondi o modificare la posizione del terreno su una vasta area di terreno.

Acqua-acqua

Le pompe acqua-acqua, in base alle loro caratteristiche tecniche, molto simili ai dispositivi di classe delle acque sotterranee con l'unica differenza che in questo caso, l'acqua, anziché la terra, viene utilizzata come fonte di calore primaria. La fonte può essere sia le acque sotterranee che quelle provenienti da vari bacini idrici.

Foto 2. Installazione di una struttura per una pompa di calore acqua-acqua: appositi tubi sono immersi nel serbatoio.

Dispositivi acqua-acqua significativamente più economico pompe terra-acqua, poiché la loro installazione non richiede la perforazione di pozzi profondi.

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Aria-acqua

Unità aria-acqua ricevono calore direttamente dall'ambiente. Questi dispositivi non richiedono un grande collettore esterno per raccogliere il calore e utilizzano la normale aria di strada per riscaldare il freon. Dopo il riscaldamento, il freon cede calore all'acqua, che a sua volta entra nell'impianto di riscaldamento attraverso le tubazioni. Dispositivi di questo tipo sono piuttosto economici., poiché la pompa non necessita di un costoso collettore per funzionare.

Aria

Un'unità aria-aria riceve calore direttamente dall'ambiente e per il suo funzionamento necessita anche di non è richiesto alcun collettore esternoDopo il contatto con l'aria calda, il freon si riscalda, quindi riscalda l'aria nella pompa. Quindi quest'aria viene rilasciata nella stanza, che provoca un aumento locale della temperatura. Dispositivi di questo tipo sono anche piuttosto economici, poiché il loro funzionamento non richiede l'installazione di un costoso collettore.

Foto 3. Principio di funzionamento di una pompa di calore aria-aria. Il vettore termico con una temperatura di 35 gradi entra nei radiatori di riscaldamento.

Calcolo per impianti di riscaldamento, tabella

L'indicatore principale che mostra la potenza di un particolare dispositivo di riscaldamento è Parametro CPT (nella letteratura inglese è noto con l'abbreviazione POLIZIOTTO). CPT - coefficiente di conversione del calore, che si calcola dividendo la potenza totale del dispositivo per la quantità di elettricità consumata per unità di tempo. Ad esempio, una certa pompa X consuma 2 kW/h energia elettrica e la genera 5 kW/h energia termica - in questo caso il valore CPT = 5/2 = 2,5.

Il fattore di conversione della maggior parte dei dispositivi è compreso nell'intervallo da 3 a 7, Tuttavia Quanto più alto è il CPT, tanto più costoso sarà il dispositivo. Bisogna anche ricordare che il valore CPT dipende dalla temperatura ambiente: se è troppo bassa, il valore CPT inizierà sforzarsi per 1 (infatti, per riscaldare il liquido di raffreddamento viene utilizzata solo l'elettricità e il calore esterno non contribuirà al riscaldamento dell'edificio).

Foto 4. Tabella con calcolo della potenza di una pompa di calore aria-acqua del produttore Sapun.

L'utilizzo di una pompa specifica deve essere giustificato da un punto di vista ingegneristico. Per acquistare un dispositivo, si calcola innanzitutto la dispersione termica dell'edificio. A tale scopo, si utilizza la seguente formula: CT = (OZ * MTP * KS)/860. Si decifra come segue:

• Quantità di calore (unità di misura - kW/h).
• OZ — il volume totale dell'edificio.
• MTP — differenza di temperatura massima. Per determinare questo valore, sottrarre la temperatura interna da quella esterna. Ad esempio, si desidera che la temperatura interna in inverno sia 20 °C, mentre sulla strada sarà posizionato accanto al segno -10 °C - in quel caso MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — un fattore di correzione speciale che tiene conto del tipo di parete. Per quelle in legno, l'indicatore KS è pari a 3-4 unità, per muri in mattoni - 2-3, per mattoni in due strati - 1-2, per mattoni in 2 strati con isolamento - 0,5—1.
• Numero 860 — un fattore di correzione per il quale il valore finale viene diviso per convertire le chilocalorie in kilowattora.

Installazione della pompa di calore

Il metodo di installazione del dispositivo dipende dal tipo e dal modello del dispositivo, nonché dalle caratteristiche del terreno. Diamo un'occhiata Un esempio di installazione di una semplice pompa di calore terra-acqua:

• In primo luogo si svolgono i lavori preparatoriIn questa fase si misura il livello della falda freatica, si determina la potenza della rete elettrica, ecc. Al termine della fase si perfora il pozzo secondo il piano.

Foto 5. Installazione di una pompa di calore terra-acqua: appositi tubi vengono inseriti in pozzi pre-scavati.

• Dopo di che le sonde geotermiche vengono calate nei fori di trivellazione, che estrarrà calore dal terreno. In questa fase, viene installato anche un evaporatore con refrigerante, che trasferirà il calore al compressore.
• Ora bisogna installarlo. In genere, il dispositivo viene posizionato in una stanza vicino alla casa; l'area del compressore è solitamente meno di 1 metro quadrato, Pertanto, di norma, un dispositivo del genere viene installato in una stanza di piccole dimensioni.
• Dopo che questo accade connessione pompa alla rete di riscaldamento della casa tramite tubiNella fase finale, prova di funzionamentoe se vengono rilevati difetti, viene eseguito il debug.

Video utile

Guarda un video che spiega come funziona una pompa di calore geotermica.

Sicurezza ed ecologia

Una pompa di calore è un dispositivo ideale per riscaldare un edificio come fonte di calore ausiliaria.

In questo caso, le risorse ambientali vengono utilizzate come combustibile, quindi la pompa di calore è considerata una fonte di energia rinnovabile.

I principali vantaggi sono la sicurezza e il rispetto dell'ambiente, poiché per il funzionamento non viene utilizzata alcuna combustione di gas o carbone.

Un tale dispositivo non danneggerà gli esseri umani o l'ambiente, ma dovrebbe essere usato saggiamente, perché in alcuni casi l'uso di questo dispositivo potrebbe non essere consigliabile da un punto di vista ingegneristico o economico.