Alternatívne zdroje energie sú budúcnosťou! Tepelné čerpadlo na vykurovanie domu

Na vykurovanie priestorov sa zvyčajne používa plyn alebo elektrina. Tento spôsob vykurovania však bude stáť nemalé peniaze, pretože oba sú dosť drahé.

Preto sa na vykurovanie súkromných a vidieckych domov používajú alternatívne zdroje energie a Jednou z najpopulárnejších metód vykurovania je použitie tepelných čerpadiel.

Čo je tepelné čerpadlo na vykurovanie súkromného domu? Ako to funguje?

Špeciálne zariadenie, ktoré schopný odoberať teplo z okolia nazýva sa tepelné čerpadlo.

Takéto zariadenia sa používajú ako hlavný alebo doplnkový spôsob vykurovania priestorov. Niektoré zariadenia tiež práce na pasívnom chladení budovy — čerpadlo sa používa na letné chladenie aj zimné vykurovanie.

Energia prostredia sa využíva ako palivoTakýto ohrievač získava teplo zo vzduchu, vody, podzemnej vody atď., takže toto zariadenie je klasifikované ako obnoviteľný zdroj energie.

Všetky vykurovacie zariadenia zahŕňajú výparník, kompresor, kondenzátor a expanzný ventilV závislosti od zdroja tepla sa rozlišujú vodné, vzduchové a iné zariadenia. Princíp fungovania je veľmi podobný princípu fungovania chladničky (len chladnička vyfukuje horúci vzduch a čerpadlo teplo absorbuje).

Väčšina zariadení pracuje pri kladných aj záporných teplotách, ale účinnosť zariadenia priamo závisí od vonkajších podmienok (t. j. čím vyššia je teplota okolia, tým výkonnejšie bude zariadenie). Vo všeobecnosti zariadenie funguje nasledovne:

1. Tepelné čerpadlo prichádza do kontaktu s okolitými podmienkamiZariadenie zvyčajne odoberá teplo zo zeme, vzduchu alebo vody (v závislosti od typu zariadenia).
2. Vo vnútri zariadenia je nainštalovaný špeciálny výparník., ktorý je naplnený chladivom.
3. Pri kontakte s vonkajším prostredím chladivo vrie a odparuje sa.
4. Potom Chladivo vstupuje do kompresora vo forme pary.
5. Tam sa to zmenšuje - vďaka tomuto jeho teplota výrazne stúpa.
6. Potom ohriaty plyn vstupuje do vykurovacieho systému., čo vedie k ohrevu hlavného chladiva, ktoré sa používa na vykurovanie priestorov.
7. Chladivo sa postupne ochladzuje. Nakoniec sa opäť zmení na tekutinu.
8. Potom kvapalné chladivo vstupuje do špeciálneho ventilu, čo výrazne znižuje jeho teplotu.
9. Nakoniec sa chladivo vracia do výparníka., po ktorom sa cyklus ohrevu opakuje.

Foto 1. Princíp činnosti tepelného čerpadla podzemná voda. Studený teplonosný materiál je zobrazený modrou farbou, horúci červenou.

Výhody:

• Šetrné k životnému prostrediu. Takéto zariadenia sa považujú za obnoviteľné zdroje energie, ktoré svojimi emisiami neznečisťujú atmosféru (zatiaľ čo v prípade používania zemného plynu vznikajú škodlivé skleníkové plyny a na výrobu elektriny sa často používa spaľovanie uhlia, ktoré tiež znečisťuje ovzdušie).
• Dobrá alternatíva k plynu. Tepelné čerpadlo je ideálne na vykurovanie miestností v prípadoch, keď je použitie plynu z nejakého dôvodu ťažké (napríklad, keď sa dom nachádza ďaleko od všetkých hlavných inžinierskych sietí). Čerpadlo má tiež výhodu oproti plynovému vykurovaniu v tom, že na inštaláciu takéhoto zariadenia nevyžaduje štátne povolenie (ale pri vŕtaní hlbokej studne si ho budete musieť stále zaobstarať).
• Lacný dodatočný zdroj teplaČerpadlo je ideálne ako lacný pomocný zdroj energie (najlepšou možnosťou je použiť v zime benzín a na jar a na jeseň čerpadlo).

Nedostatky:

1. Tepelné obmedzenia pri použití vodných čerpadielVšetky vykurovacie zariadenia fungujú dobre pri pozitívnych teplotách, zatiaľ čo v prípade prevádzky pri negatívnych teplotách mnohé čerpadlá prestanú fungovať. Je to spôsobené najmä tým, že voda zamŕza, čo znemožňuje jej použitie ako zdroja tepla.
2. Problémy sa môžu vyskytnúť so zariadeniami, ktoré používajú vodu ako zdroj tepla. Ak sa na vykurovanie používa voda, bude potrebné nájsť jej stabilný zdroj. Najčastejšie je na to potrebné vyvŕtať studňu, čo môže zvýšiť náklady na inštaláciu zariadenia.

Hlavné typy, ich princíp fungovania

Všetky tepelné čerpadlá sa od seba líšia zdrojom energie. Hlavné triedy zariadení: pôda-voda, voda-voda, vzduch-voda a vzduch-vzduch.

Prvé slovo označuje zdroj tepla., A druhé znamená, na čo sa v zariadení premení.

Napríklad v prípade zariadenia na úpravu pôdnej vody teplo sa odoberá zo zeme a potom sa premieňa na teplú vodu, ktorý sa používa ako ohrievač vo vykurovacom systéme. Nižšie sa podrobnejšie zameriame na typy tepelných čerpadiel na vykurovanie.

Pôda-voda

Inštalácie typu podzemnej vody odoberať teplo priamo zo zeme pomocou špeciálnych turbín alebo kolektorovV tomto prípade je zdrojom zem, ktorá ohrieva freón. Ohrieva vodu v kondenzačnej nádrži. V tomto prípade sa freón ochladzuje a vracia sa späť do vstupu čerpadla a ohriata voda sa používa ako chladivo v hlavnom vykurovacom systéme.

Cyklus ohrevu kvapaliny pokračuje dovtedy, kým čerpadlo prijíma elektrinu zo siete. Z ekonomického hľadiska je najdrahšou metódou metóda pôda-voda, pretože na inštaláciu turbín a kolektorov bude potrebné vyvŕtať hlboké vrty alebo zmeniť umiestnenie pôdy na veľkej ploche.

Voda-voda

Podľa svojich technických charakteristík, čerpadlá voda-voda veľmi podobné zariadeniam triedy podzemnej vody s jediným rozdielom, že v tomto prípade sa ako primárny zdroj tepla používa voda, a nie zem. Zdrojom môže byť podzemná voda aj voda z rôznych nádrží.

Foto 2. Inštalácia konštrukcie pre tepelné čerpadlo voda-voda: do zásobníka sú ponorené špeciálne rúry.

Zariadenia voda-voda výrazne lacnejšie čerpadlá zem-voda, pretože ich inštalácia nevyžaduje vŕtanie hlbokých vrtov.

Mohlo by vás tiež zaujímať:

4 vzorce, ktoré určujú teplo v dome: pravidlá pre výpočet obehového čerpadla pre vykurovací systém

V ktorých prípadoch sa nezaobídete bez neprerušiteľného zdroja napájania pre vykurovacie čerpadlo?

Takmer dokonalá voľba: saunová pec Berezka. Prečo je vhodná pre mnohých?

Vzduch-voda

Jednotky vzduch-voda prijímať teplo priamo z okolitého prostredia. Takéto zariadenia nevyžadujú veľký externý kolektor na zhromažďovanie tepla a na ohrev freónu sa používa bežný pouličný vzduch. Po ohriatí freón odovzdáva teplo vode, po ktorej horúca voda vstupuje do vykurovacieho systému cez potrubia. Zariadenia tohto typu sú pomerne lacné., pretože čerpadlo na prevádzku nevyžaduje drahé rozdeľovacie potrubie.

Vzduch

Jednotka vzduch-vzduch tiež prijíma teplo priamo z okolia a pre svoju prevádzku tiež potrebuje nie je potrebný žiadny externý rozdeľovačPo kontakte s teplým vzduchom sa freón zahreje, potom freón zahreje vzduch v čerpadle. Tento vzduch sa potom uvoľní do miestnosti, ktorá vedie k lokálnemu zvýšeniu teploty. Zariadenia tohto typu sú tiež pomerne lacné, pretože ich prevádzka nevyžaduje inštaláciu drahého rozdeľovača.

Foto 3. Princíp činnosti tepelného čerpadla vzduch-vzduch. Teplonosná látka s teplotou 35 stupňov vstupuje do vykurovacích telies.

Výpočet pre vykurovacie systémy, tabuľka

Hlavným ukazovateľom, ktorý zobrazuje výkon konkrétneho vykurovacieho zariadenia, je Parameter CPT (v anglickej literatúre je známa pod skratkou Policajt). CPT - koeficient premeny tepla, ktorý sa vypočíta vydelením celkového výkonu zariadenia množstvom elektriny spotrebovanej za jednotku času. Napríklad určité čerpadlo X spotrebuje 2 kW/h elektrickú energiu a vyrába ju 5 kW/h tepelná energia - v tomto prípade hodnota CPT = 5/2 = 2,5.

Konverzný faktor väčšiny zariadení je v rozsahu od 3 do 7, avšak Čím vyšší je CPT, tým drahšie bude zariadenie. Treba tiež pamätať na to, že hodnota CPT závisí od teploty okolia - ak je príliš nízka, hodnota CPT začne usilovať sa o 1 (v skutočnosti sa na ohrev chladiacej kvapaliny používa iba elektrina a vonkajšie teplo sa na vykurovaní budovy nezúčastní).

Foto 4. Tabuľka s výpočtom výkonu tepelného čerpadla vzduch-voda od výrobcu Sapun.

Použitie konkrétneho čerpadla musí byť odôvodnené z technického hľadiska. Pred zakúpením zariadenia sa najskôr vypočítajú tepelné straty budovy. Na to sa používa nasledujúci vzorec: CT = (OZ * MTP * KS) / 860. Dešifruje sa takto:

• Množstvo tepla (jednotky merania - kW/h).
• OZ — celkový objem budovy.
• MTP — maximálny teplotný rozdiel. Na určenie tejto hodnoty odčítajte vnútornú teplotu od vonkajšej teploty. Napríklad chcete, aby vnútorná teplota v zime bola 20 °C, zatiaľ čo na ulici bude umiestnená vedľa značky -10 °C - v tom prípade MTP = 20 - (-10) = 30.
• Kansas — špeciálny korekčný faktor, ktorý zohľadňuje typ stien. Pre drevené steny sa ukazovateľ KS rovná 3 – 4 jednotky, pre tehlové steny - 2-3, pre tehly v dvoch vrstvách - 1-2, na zamurovanie 2 vrstvy s izoláciou - 0,5—1.
• Číslo 860 — korekčný faktor, ktorým sa konečná hodnota vydelí na prevod kilokalórií na kilowatthodiny.

Inštalácia tepelného čerpadla

Spôsob inštalácie zariadenia závisí od typu a modelu zariadenia, ako aj od terénnych prvkov. Pozrime sa Príklad inštalácie jednoduchého tepelného čerpadla zem-voda:

• Najprv sa vykonávajú prípravné práceV tejto fáze sa meria hladina podzemnej vody, určuje sa výkon elektrickej siete atď. Na konci fázy sa podľa plánu vyvŕta studňa.

Foto 5. Inštalácia tepelného čerpadla zem-voda: do vopred vykopaných studní sa vkladajú špeciálne rúry.

• Po ktorom geotermálne sondy sa spúšťajú do vrtov, ktorý bude odoberať teplo zo zeme. V tejto fáze sa tiež inštaluje výparník s chladivom, ktorý bude prenášať teplo do kompresora.
• Teraz ho treba nainštalovať. Zariadenie sa zvyčajne umiestňuje v miestnosti blízko domu; oblasť kompresora je zvyčajne menej ako 1 meter štvorcový, Preto sa takéto zariadenie spravidla inštaluje v malej miestnosti.
• Potom, čo sa to stane pripojenie čerpadlo do vykurovacej siete domu pomocou potrubíV záverečnej fáze, skúšobná jazdaa ak sa zistia nejaké chyby, vykoná sa ladenie.

Užitočné video

Pozrite si video, ktoré vysvetľuje, ako funguje tepelné čerpadlo zem-voda.

Bezpečnosť a ekológia

Tepelné čerpadlo je dobré zariadenie, ktoré je ideálne na vykurovanie budovy ako pomocný zdroj tepla.

V tomto prípade sa ako palivo využívajú environmentálne zdroje, takže tepelné čerpadlo je považovaný za obnoviteľný zdroj energie.

Hlavnými výhodami sú bezpečnosť a šetrnosť k životnému prostrediu, keďže na prevádzku sa nepoužíva spaľovanie plynu ani uhlia.

Takéto zariadenie nepoškodí ľudí ani životné prostredie, ale malo by sa to používať rozumne, pretože v niektorých prípadoch použitie tohto zariadenia nemusí byť vhodné z inžinierskeho alebo ekonomického hľadiska.