Alternatywne źródła energii są przyszłością! Pompa ciepła do ogrzewania domu

Do ogrzewania pomieszczeń zazwyczaj używa się gazu lub prądu. Jednak ta metoda ogrzewania będzie kosztować sporo grosza, ponieważ obie są dość drogie.

Dlatego do ogrzewania domów prywatnych i wiejskich stosuje się alternatywne źródła energii, a Jedną z najpopularniejszych metod ogrzewania jest stosowanie pomp ciepła.

Czym jest pompa ciepła do ogrzewania domu prywatnego? Jak działa?

Specjalne urządzenie, które zdolny do wydobywania ciepła z otoczenia nazywa się pompą ciepła.

Urządzenia takie są stosowane jako główny lub dodatkowy sposób ogrzewania pomieszczeń. Niektóre urządzenia również prace nad pasywnym chłodzeniem budynku — pompa służy do chłodzenia latem i ogrzewania zimą.

Energia środowiska jest wykorzystywana jako paliwoTaki podgrzewacz pobiera ciepło z powietrza, wody, wód gruntowych itp., dlatego urządzenie to zalicza się do odnawialnych źródeł energii.

Wszystkie urządzenia grzewcze obejmują parownik, sprężarka, skraplacz i zawór rozprężny. W zależności od źródła ciepła rozróżnia się wodę, powietrze i inne urządzenia. Zasada działania jest bardzo podobna do zasady działania lodówki (tylko lodówka wyrzuca gorące powietrze, a pompa pochłania ciepło).

Większość urządzeń działa zarówno w temperaturach dodatnich, jak i ujemnych, ale wydajność urządzenia zależy bezpośrednio od warunków zewnętrznych (czyli im wyższa temperatura otoczenia, tym urządzenie będzie wydajniejsze). Ogólnie rzecz biorąc, urządzenie działa w następujący sposób:

1. Pompa ciepła wchodzi w kontakt z otaczającymi warunkamiZazwyczaj urządzenie pobiera ciepło z gruntu, powietrza lub wody (w zależności od rodzaju urządzenia).
2. Wewnątrz urządzenia zamontowany jest specjalny parownik., który jest wypełniony czynnikiem chłodniczym.
3. W kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym czynnik chłodniczy wrze i odparowuje.
4. Potem Czynnik chłodniczy dostaje się do sprężarki w postaci pary.
5. Tam się kurczy -dzięki temu jego temperatura znacznie wzrasta.
6. Następnie podgrzany gaz trafia do systemu grzewczego., co powoduje nagrzewanie się głównego czynnika chłodzącego, który służy do ogrzewania pomieszczeń.
7. Czynnik chłodniczy stopniowo się ochładza. Na końcu zamienia się z powrotem w ciecz.
8. Następnie płynny czynnik chłodniczy trafia do specjalnego zaworu, co poważnie obniża jego temperaturę.
9. Na koniec czynnik chłodniczy powraca do parownika.Po czym cykl grzania jest powtarzany.

Zdjęcie 1. Zasada działania pompy ciepła gruntowo-wodnego. Zimny ​​nośnik ciepła jest pokazany na niebiesko, gorący na czerwono.

Zalety:

• Przyjazne dla środowiska. Takie urządzenia uważa się za odnawialne źródła energii, które nie zanieczyszczają atmosfery swoimi emisjami (w przypadku wykorzystywania gazu ziemnego powstają szkodliwe gazy cieplarniane, a do produkcji energii elektrycznej często stosuje się spalanie węgla, które również zanieczyszcza powietrze).
• Dobra alternatywa dla gazu. Pompa ciepła idealnie nadaje się do ogrzewania pomieszczeń w przypadkach, gdy korzystanie z gazu jest utrudnione z jednego lub drugiego powodu (np. gdy dom znajduje się daleko od wszystkich głównych sieci energetycznych). Pompa ma również tę przewagę nad ogrzewaniem gazowym, że nie wymaga pozwolenia państwa na instalację takiego urządzenia (ale podczas wiercenia głębokiej studni i tak trzeba je będzie uzyskać).
• Niedrogie dodatkowe źródło ciepłaPompa idealnie nadaje się jako tanie źródło zasilania pomocniczego (najlepszą opcją jest korzystanie z gazu zimą i pompy wiosną i jesienią).

Wady:

1. Ograniczenia termiczne przy stosowaniu pomp wodnych. Wszystkie urządzenia grzewcze działają dobrze w temperaturach dodatnich, natomiast w przypadku pracy w temperaturach ujemnych wiele pomp przestaje działać. Dzieje się tak głównie z powodu zamarzania wody, co uniemożliwia jej wykorzystanie jako źródła ciepła.
2. Mogą wystąpić problemy w przypadku urządzeń wykorzystujących wodę jako źródło ciepła. Jeśli woda jest używana do ogrzewania, to trzeba znaleźć jej stabilne źródło. Najczęściej trzeba w tym celu wywiercić studnię, co może zwiększyć koszt instalacji urządzenia.

Główne typy, zasady ich działania

Wszystkie pompy ciepła różnią się od siebie źródłem energii. Główne klasy urządzeń: gleba-woda, woda-woda, powietrze-woda i powietrze-powietrze.

Pierwsze słowo wskazuje na źródło ciepła., A drugie oznacza to, w co zamienia się w urządzeniu.

Na przykład w przypadku urządzenia glebowo-wodnego ciepło jest wydobywane z ziemi i zamieniane na gorącą wodę, który jest używany jako grzejnik w systemie grzewczym. Poniżej rozważymy rodzaje pomp ciepła do ogrzewania bardziej szczegółowo.

Gleba-woda

Instalacje typu wód gruntowych pobierać ciepło bezpośrednio z gruntu za pomocą specjalnych turbin lub kolektorów. W tym przypadku źródłem jest ziemia, która podgrzewa freon. Podgrzewa wodę w zbiorniku skraplacza. W tym przypadku freon chłodzi się i wraca do wlotu pompy, a podgrzana woda jest używana jako czynnik chłodzący w głównym systemie grzewczym.

Cykl ogrzewania cieczy działa tak długo, jak długo pompa otrzymuje prąd z sieci. Najdroższą metodą, z punktu widzenia ekonomicznego, jest metoda gruntowo-wodna, gdyż w celu zainstalowania turbin i kolektorów konieczne będzie wiercenie głębokich studni lub zmiana położenia gruntu na dużym obszarze ziemi.

Woda-woda

Pompy woda-woda ze względu na swoje parametry techniczne bardzo podobne do urządzeń klasy wód gruntowych z tą różnicą, że w tym przypadku woda, a nie ziemia, jest używana jako główne źródło ciepła. Źródłem może być zarówno wody gruntowe, jak i wody z różnych zbiorników.

Zdjęcie 2. Montaż konstrukcji pod pompę ciepła typu woda-woda: w zbiorniku zanurzone są specjalne rury.

Urządzenia typu woda-woda znacznie tańszy pompy ziemia-woda, gdyż ich instalacja nie wymaga wiercenia głębokich studni.

Może Cię również zainteresować:

4 wzory, które określają ciepło w domu: zasady obliczania pompy obiegowej dla instalacji grzewczej

W jakich przypadkach nie można obejść się bez zasilania awaryjnego pompy ciepła?

Prawie idealny wybór: piec do sauny Berezka. Dlaczego jest odpowiedni dla wielu?

Powietrze-woda

Jednostki powietrze-woda pobierają ciepło bezpośrednio z otoczenia. Takie urządzenia nie wymagają dużego zewnętrznego kolektora do zbierania ciepła, a do podgrzewania freonu używa się zwykłego powietrza ulicznego. Po podgrzaniu freon oddaje ciepło wodzie, po czym gorąca woda dostaje się do systemu grzewczego przez rury. Urządzenia tego typu są dość tanie.ponieważ pompa nie wymaga kosztownego kolektora do działania.

Powietrze

Jednostka powietrzno-powietrzna pobiera ciepło bezpośrednio z otoczenia i do swojego działania wymaga również nie jest wymagany żaden kolektor zewnętrzny. Po zetknięciu z ciepłym powietrzem freon nagrzewa się, a następnie freon nagrzewa powietrze w pompie. Następnie to powietrze jest uwalniane do pomieszczenia, które prowadzi do lokalnego wzrostu temperatury. Urządzenia tego typu są także stosunkowo tanie, gdyż ich eksploatacja nie wymaga montażu kosztownego kolektora.

Zdjęcie 3. Zasada działania pompy ciepła powietrze-powietrze. Nośnik ciepła o temperaturze 35 stopni wchodzi do grzejników.

Obliczenia dla systemów grzewczych, tabela

Głównym wskaźnikiem pokazującym moc danego urządzenia grzewczego jest Parametr CPT (w literaturze angielskiej znany pod skrótem POLICJANT). CPT- współczynnik konwersji ciepła, która jest obliczana przez podzielenie całkowitej mocy urządzenia przez ilość energii elektrycznej zużywanej na jednostkę czasu. Na przykład, pewna pompa X zużywa 2 kWh energię elektryczną i ją generuje 5 kWh energia cieplna - w tym przypadku wartość Współczynnik CPT = 5/2 = 2,5.

Współczynnik konwersji większości urządzeń mieści się w zakresie od 3 do 7, Jednakże Im wyższy CPT, tym droższe będzie urządzenie. Należy również pamiętać, że wartość CPT zależy od temperatury otoczenia – jeżeli będzie ona zbyt niska, wartość CPT zacznie wzrastać. dążyć do 1 (w rzeczywistości do ogrzewania czynnika chłodzącego używana jest tylko energia elektryczna, a ciepło zewnętrzne nie bierze udziału w ogrzewaniu budynku).

Zdjęcie 4. Tabela z wyliczeniem mocy pompy ciepła powietrze-woda producenta Sapun.

Użycie konkretnej pompy musi być uzasadnione z punktu widzenia inżynierii. Aby kupić urządzenie, najpierw oblicza się straty ciepła budynku. W tym celu stosuje się następujący wzór: CT = (OZ * MTP * KS)/860. Można go rozszyfrować w następujący sposób:

• Ilość ciepła (jednostki miary - kWh).
• OZ — całkowita objętość budynku.
• MTP — maksymalna różnica temperatur. Aby ustalić tę wartość, odejmij temperaturę wewnętrzną od temperatury zewnętrznej. Na przykład, chcesz, aby temperatura wewnętrzna zimą wynosiła 20 °C natomiast na ulicy będzie on znajdował się obok znaku -10 °C - w takim razie MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — specjalny współczynnik korekcyjny uwzględniający rodzaj ścian. Dla ścian drewnianych wskaźnik KS jest równy 3-4 jednostki, do ścian ceglanych - 2-3, dla cegły w dwóch warstwach - 1-2, do cegły w 2 warstwy z izolacją - 0,5—1.
• Numer 860 — współczynnik korekcyjny, przez który dzielona jest wartość końcowa w celu przeliczenia kilokalorii na kilowatogodziny.

Montaż pompy ciepła

Sposób montażu urządzenia zależy od typu i modelu urządzenia, a także ukształtowania terenu. Przyjrzyjmy się temu Przykład instalacji prostej pompy ciepła typu grunt-woda:

• Najpierw przeprowadzane są prace przygotowawczeNa tym etapie dokonuje się pomiaru poziomu wód gruntowych, określa się moc sieci energetycznej itp. Na końcu etapu wykonuje się odwiert zgodnie z planem.

Zdjęcie 5. Montaż pompy ciepła typu grunt–woda: do wcześniej wykopanych studni wprowadza się specjalne rury.

• Po czym sondy geotermalne są opuszczane do otworów wiertniczych, który będzie pobierał ciepło z gruntu. Na tym etapie montowany jest również parownik z czynnikiem chłodniczym, który będzie przekazywał ciepło do sprężarki.
• Teraz należy go zainstalować. Urządzenie zazwyczaj umieszcza się w pomieszczeniu w pobliżu domu, obszar sprężarki zwykle znajduje się mniej niż 1 metr kwadratowy, Dlatego też, z reguły, tego typu urządzenie montuje się w małym pomieszczeniu.
• Po tym, jak to się stanie połączenie pompa do sieci grzewczej domu za pomocą rur. Na ostatnim etapie, próba bieżąca, a jeśli zostaną wykryte jakiekolwiek defekty, przeprowadzane jest debugowanie.

Przydatny film

Obejrzyj film wyjaśniający zasadę działania pompy ciepła wykorzystującej energię geotermalną.

Bezpieczeństwo i ekologia

Pompa ciepła jest dobrym urządzeniem, które idealnie nadaje się do ogrzewania budynku jako pomocnicze źródło ciepła.

W tym przypadku jako paliwo wykorzystywane są zasoby środowiska, dlatego pompa ciepła jest uważane za odnawialne źródło energii.

Głównymi zaletami są bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska, ponieważ w procesie nie jest wykorzystywane spalanie gazu ani węgla.

Takie urządzenie nie zaszkodzi ludziom ani środowiskuale należy go używać mądrze, ponieważ w niektórych przypadkach użycie tego urządzenia może nie być wskazane z punktu widzenia inżynieryjnego i ekonomicznego.