Các nguồn năng lượng thay thế là tương lai! Máy bơm nhiệt để sưởi ấm nhà

Gas hoặc điện thường được sử dụng để sưởi ấm cơ sở. Tuy nhiên, phương pháp sưởi ấm này sẽ tốn khá nhiều tiền vì cả hai đều khá đắt.

Đó là lý do tại sao các nguồn năng lượng thay thế được sử dụng để sưởi ấm nhà riêng và nhà nông thôn, và Một trong những phương pháp sưởi ấm phổ biến nhất là sử dụng máy bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt dùng để sưởi ấm nhà riêng là gì? Nó hoạt động như thế nào?

Một thiết bị đặc biệt mà có khả năng trích xuất nhiệt từ môi trường được gọi là máy bơm nhiệt.

Các thiết bị như vậy được sử dụng như phương pháp chính hoặc bổ sung để sưởi ấm cơ sở. Một số thiết bị cũng làm việc về làm mát thụ động của tòa nhà — máy bơm được sử dụng cho cả mục đích làm mát mùa hè và sưởi ấm mùa đông.

Năng lượng của môi trường được sử dụng làm nhiên liệu. Một máy sưởi như vậy sẽ hấp thụ nhiệt từ không khí, nước, nước ngầm, v.v., vì vậy thiết bị này được phân loại là nguồn năng lượng tái tạo.

Tất cả các thiết bị sưởi ấm bao gồm máy bay hơi, máy nén, bình ngưng và van tiết lưu. Tùy thuộc vào nguồn nhiệt, nước, không khí và các thiết bị khác được phân biệt. Nguyên lý hoạt động rất giống với nguyên lý hoạt động của tủ lạnh (chỉ có tủ lạnh thải ra không khí nóng và máy bơm hấp thụ nhiệt).

Hầu hết các thiết bị hoạt động ở cả nhiệt độ dương và âm, nhưng hiệu suất của thiết bị phụ thuộc trực tiếp vào các điều kiện bên ngoài (tức là nhiệt độ môi trường càng cao thì thiết bị sẽ càng mạnh). Nhìn chung, thiết bị hoạt động như sau:

1. Máy bơm nhiệt tiếp xúc với các điều kiện xung quanhThông thường, thiết bị này sẽ hút nhiệt từ đất, không khí hoặc nước (tùy thuộc vào loại thiết bị).
2. Một bộ phận bay hơi đặc biệt được lắp đặt bên trong thiết bị., chứa đầy chất làm lạnh.
3. Khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài chất làm lạnh sôi và bay hơi.
4. Sau đó Chất làm lạnh đi vào máy nén dưới dạng hơi.
5. Ở đó nó co lại - cảm ơn vì điều này nhiệt độ của anh ấy tăng lên đáng kể.
6. Sau đó, khí nóng đi vào hệ thống sưởi ấm., dẫn đến việc làm nóng chất làm mát chính, được sử dụng để sưởi ấm cơ sở.
7. Chất làm lạnh sẽ nguội dần dần. Cuối cùng nó lại trở về dạng lỏng.
8. Sau đó chất làm lạnh lỏng đi vào một van đặc biệt, làm giảm nhiệt độ đáng kể.
9. Cuối cùng, chất làm lạnh quay trở lại bộ phận bay hơi., sau đó chu trình gia nhiệt được lặp lại.

Ảnh 1. Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt nước ngầm. Chất mang nhiệt lạnh được hiển thị màu xanh lam, chất mang nhiệt nóng được hiển thị màu đỏ.

Thuận lợi:

• Thân thiện với môi trường. Những thiết bị như vậy được coi là nguồn năng lượng tái tạo, không gây ô nhiễm bầu khí quyển bằng khí thải của chúng (trong khi khi sử dụng khí đốt tự nhiên, sẽ hình thành khí nhà kính có hại và việc đốt than thường được sử dụng để sản xuất điện, cũng gây ô nhiễm không khí).
• Một sự thay thế tốt cho khí đốt. Máy bơm nhiệt lý tưởng để sưởi ấm phòng trong trường hợp khó sử dụng gas vì lý do này hay lý do khác (ví dụ, khi ngôi nhà nằm xa tất cả các mạng lưới tiện ích chính). Máy bơm cũng có ưu điểm hơn hệ thống sưởi gas ở chỗ không cần xin phép nhà nước để lắp đặt thiết bị như vậy (nhưng khi khoan giếng sâu, bạn vẫn phải xin phép).
• Nguồn nhiệt bổ sung giá rẻ. Máy bơm lý tưởng để làm nguồn điện phụ trợ giá rẻ (lựa chọn tốt nhất là sử dụng gas vào mùa đông và máy bơm vào mùa xuân và mùa thu).

Nhược điểm:

1. Giới hạn nhiệt khi sử dụng máy bơm nước. Tất cả các thiết bị sưởi ấm đều hoạt động tốt ở nhiệt độ dương, trong khi ở nhiệt độ âm, nhiều máy bơm ngừng hoạt động. Nguyên nhân chủ yếu là do nước đóng băng, khiến không thể sử dụng nước làm nguồn nhiệt.
2. Có thể phát sinh vấn đề với các thiết bị sử dụng nước làm nhiệt. Nếu sử dụng nước để sưởi ấm, thì cần phải tìm nguồn nước ổn định. Thông thường, phải khoan giếng để làm việc này, điều này có thể làm tăng chi phí lắp đặt thiết bị.

Các loại chính, nguyên lý hoạt động của chúng

Mỗi máy bơm nhiệt đều khác nhau về nguồn năng lượng. Các lớp thiết bị chính: đất-nước, nước-nước, không khí-nước và không khí-không khí.

Từ đầu tiên chỉ nguồn nhiệt., MỘT thứ hai có nghĩa là nó biến thành cái gì trong thiết bị.

Ví dụ, trong trường hợp của một thiết bị đất-nước nhiệt được lấy từ lòng đất và sau đó chuyển thành nước nóng, được sử dụng như một lò sưởi trong hệ thống sưởi ấm. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét các loại máy bơm nhiệt để sưởi ấm chi tiết hơn.

Đất-nước

Các loại lắp đặt nước ngầm trích nhiệt trực tiếp từ mặt đất bằng các tua-bin hoặc bộ thu nhiệt đặc biệt. Trong trường hợp này, nguồn là đất, làm nóng freon. Nó làm nóng nước trong bình ngưng tụ. Trong trường hợp này, freon nguội đi và trở về đầu vào của máy bơm, và nước nóng được sử dụng làm chất làm mát trong hệ thống sưởi ấm chính.

Chu trình gia nhiệt chất lỏng tiếp tục hoạt động cho đến khi máy bơm nhận được điện từ mạng lưới. Phương pháp tốn kém nhất, xét về mặt kinh tế, là phương pháp đất-nước, vì để lắp đặt tua-bin và bộ thu nhiệt sẽ cần phải khoan giếng sâu hoặc thay đổi vị trí đất trên một diện tích đất rộng.

Nước-nước

Theo đặc điểm kỹ thuật của chúng, máy bơm nước-nước rất giống với các thiết bị lớp nước ngầm với sự khác biệt duy nhất là trong trường hợp này, nước, chứ không phải đất, được sử dụng làm nguồn nhiệt chính. Nguồn có thể là cả nước ngầm và nước từ các hồ chứa khác nhau.

Ảnh 2. Lắp đặt kết cấu cho máy bơm nhiệt nước-nước: các đường ống chuyên dụng được nhúng trong bể chứa.

Thiết bị nước-nước rẻ hơn đáng kể máy bơm nước ngầm vì việc lắp đặt chúng không cần phải khoan giếng sâu.

Bạn cũng có thể quan tâm đến:

4 công thức xác định nhiệt độ trong nhà: quy tắc tính toán máy bơm tuần hoàn cho hệ thống sưởi ấm

Trong những trường hợp nào bạn không thể thiếu nguồn cung cấp điện liên tục cho máy bơm nhiệt?

Một lựa chọn gần như hoàn hảo: bếp xông hơi Berezka. Tại sao nó phù hợp với nhiều người?

Không khí-nước

Đơn vị không khí-nước nhận nhiệt trực tiếp từ môi trường. Các thiết bị như vậy không cần bộ thu nhiệt bên ngoài lớn để thu nhiệt và không khí đường phố thông thường được sử dụng để làm nóng freon. Sau khi làm nóng, freon tỏa nhiệt cho nước, sau đó nước nóng đi vào hệ thống sưởi ấm qua đường ống. Các thiết bị loại này có giá khá rẻ., vì máy bơm không cần hệ thống ống phân phối đắt tiền để vận hành.

Không khí

Một đơn vị không khí-không khí cũng nhận nhiệt trực tiếp từ môi trường và để hoạt động, nó cũng cần không cần ống phân phối bên ngoài. Sau khi tiếp xúc với không khí ấm, freon nóng lên, sau đó freon làm nóng không khí trong máy bơm. Sau đó, không khí này được giải phóng vào phòng, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ cục bộ. Các thiết bị loại này cũng khá rẻ vì khi vận hành không cần lắp đặt hệ thống ống phân phối đắt tiền.

Ảnh 3. Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt không khí-không khí. Chất mang nhiệt có nhiệt độ 35 độ đi vào bộ tản nhiệt sưởi ấm.

Tính toán cho hệ thống sưởi ấm, bảng

Chỉ số chính cho thấy sức mạnh của một thiết bị sưởi ấm cụ thể là Tham số CPT (trong văn học Anh nó được biết đến với tên viết tắt CẢNH SÁT). CPT- hệ số chuyển đổi nhiệt, được tính bằng cách chia tổng công suất của thiết bị cho lượng điện tiêu thụ trên một đơn vị thời gian. Ví dụ, một máy bơm X nào đó tiêu thụ 2 kW/giờ năng lượng điện và tạo ra nó 5 kW/giờ năng lượng nhiệt - trong trường hợp này là giá trị CPT = 5/2 = 2,5.

Hệ số chuyển đổi của hầu hết các thiết bị nằm trong phạm vi từ 3 ​​đến 7, Tuy nhiên CPT càng cao thì thiết bị càng đắt tiền. Cũng cần nhớ rằng giá trị CPT phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường - nếu quá thấp, giá trị CPT sẽ bắt đầu phấn đấu cho 1 (thực tế, chỉ có điện được sử dụng để làm nóng chất làm mát, và nhiệt bên ngoài sẽ không tham gia vào việc làm nóng tòa nhà).

Ảnh 4. Bảng tính toán công suất của máy bơm nhiệt không khí-nước của nhà sản xuất Sapun.

Việc sử dụng một máy bơm cụ thể phải được chứng minh từ quan điểm kỹ thuật. Để mua một thiết bị, trước tiên phải tính toán lượng nhiệt mất đi của tòa nhà. Công thức sau được sử dụng cho việc này: CT = (OZ * MTP * KS)/860. Nó được giải mã như sau:

• Lượng nhiệt (đơn vị đo lường - kW/giờ).
• Ô-Z — tổng khối lượng của tòa nhà.
• MTP — chênh lệch nhiệt độ tối đa. Để xác định con số này, hãy trừ nhiệt độ trong nhà khỏi nhiệt độ ngoài trời. Ví dụ, bạn muốn nhiệt độ trong nhà vào mùa đông là 20 °C, trong khi trên đường phố nó sẽ được đặt cạnh dấu hiệu -10 °C - trong trường hợp đó MTP = 20 - (-10) = 30.
• KS — một hệ số hiệu chỉnh đặc biệt có tính đến loại tường. Đối với tường gỗ, chỉ số KS bằng 3-4 đơn vị, cho tường gạch - 2-3, đối với gạch có hai lớp - 1-2, cho gạch trong 2 lớp có cách điện - 0,5—1.
• Số 860 — hệ số hiệu chỉnh mà theo đó giá trị cuối cùng được chia để chuyển đổi kilocalorie sang kilowatt-giờ.

Lắp đặt máy bơm nhiệt

Phương pháp lắp đặt thiết bị phụ thuộc vào loại và kiểu máy của thiết bị cũng như đặc điểm địa hình. Chúng ta hãy cùng xem nhé Một ví dụ về việc lắp đặt máy bơm nhiệt đất-nước đơn giản:

• Đầu tiên, công tác chuẩn bị được thực hiện. Ở giai đoạn này, tiến hành đo mực nước ngầm, xác định công suất lưới điện,... Cuối giai đoạn này, tiến hành khoan giếng theo đúng kế hoạch.

Ảnh 5. Lắp đặt máy bơm nhiệt đất-nước: các đường ống đặc biệt được lắp vào các giếng đào sẵn.

• Sau đó các đầu dò địa nhiệt được hạ xuống lỗ khoan, sẽ trích nhiệt từ mặt đất. Ở giai đoạn này, một bộ bay hơi có chất làm lạnh cũng được lắp đặt, bộ này sẽ truyền nhiệt đến máy nén.
• Bây giờ cần phải cài đặt. Thông thường, thiết bị được đặt trong một căn phòng gần nhà; khu vực máy nén thường là ít hơn 1 mét vuông, Do đó, theo nguyên tắc, thiết bị này thường được lắp đặt trong một căn phòng nhỏ.
• Sau khi điều này xảy ra sự liên quan bơm đến mạng lưới sưởi ấm của ngôi nhà bằng cách sử dụng đường ống. Ở giai đoạn cuối cùng, chạy thửvà nếu phát hiện bất kỳ lỗi nào, quá trình gỡ lỗi sẽ được thực hiện.

Video hữu ích

Xem video giải thích cách hoạt động của máy bơm nhiệt mặt đất.

An toàn và sinh thái

Máy bơm nhiệt là thiết bị lý tưởng để sưởi ấm tòa nhà như một nguồn nhiệt phụ trợ.

Trong trường hợp này, tài nguyên môi trường được sử dụng làm nhiên liệu, do đó máy bơm nhiệt được coi là nguồn năng lượng tái tạo.

Ưu điểm chính là an toàn và thân thiện với môi trường, vì không sử dụng khí đốt hoặc than để vận hành.

Một thiết bị như vậy sẽ không gây hại cho con người hoặc môi trường, nhưng nó phải được sử dụng một cách khôn ngoan, bởi vì trong một số trường hợp sử dụng của thiết bị này có thể không được khuyến khích theo quan điểm kỹ thuật hoặc kinh tế.