Trebam li koristiti toplinsku pumpu za zagrijavanje kuće

Industrija pumpanja ne stoji na mjestu, a nova inženjerska rješenja nastaju na temelju poznatih tehnologija. Trgovci zainteresirani za ostvarivanje profita i povećanje prodaje često prikrivaju podatke o određenom proizvodu, promovirajući ga kao revolucionarnu, neusporedivu. Najupečatljiviji primjer su toplinske pumpe. Promotivni materijali ne opisuju princip rada takvih uređaja, niti razinu učinkovitosti za grijanje kuće. Međutim, moguće je razumjeti kako sve funkcionira, te kako ovaj ili onaj sustav može biti koristan iz ovog materijala.

Što je toplinska pumpa, njen opseg

Tehnička definicija toplinske crpke je uređaj za prijenos energije iz jednog područja u drugo uz istodobno povećanje učinkovitosti njegovog rada. Lako je ilustrirati takvog mehaničara. Zamislite kantu hladne vode i čašu vruće. Da bi ih se zagrijalo, određena količina energije potrošena je s određene razine topline. Međutim, učinkovitost njegove primjene je različita. Ako istovremeno smanjite temperaturu kanta vode za 1 stupanj, rezultirajuća toplinska energija može dovesti do gotovo vrenja tekućine u čaši.

Upravo zbog te mehanike radi toplinska pumpa, kojom možete zagrijati bazen ili u potpunosti osigurati grijanje za seosku kuću. Jedinica prenosi toplinu iz jednog područja u drugo, uglavnom izvan prostorije unutar. Postoje mnoge primjene za takvu tehniku.

1. Kod određenih stupnjeva snage toplinske crpke grijanje kuće postaje jeftin i učinkovit.
2. Lako je napraviti PTV s toplinskom crpkompomoću kotlova sekundarnog grijanja.
3. Uz malo truda i pravilnog dizajna, stvaranje je u potpunosti dostupno. autonomni sustav grijanjapowered by solarnih panela.
4. Većina modela toplinskih crpki je prihvatljiva. za topli pod, koristi se kao krug grijanja.

Za odabir i kupnju prikladnog sustava, prije svega, potrebno je točno postaviti zadatak prije njega. I tek nakon postavljanja zahtjeva za snagom i procjene prihvatljivosti pojedinih tipova kotlova za grijanje kako bi se zadovoljile sve potrebe.

Opći princip rada

Tehnološki, toplinska crpka radi prema poznatom svima Carnotov ciklus, niz transformacija stanja materije. Takvim riječima većina korisnika može biti potpuno stran. Međutim, praktički svaki od njih ima barem jedan uređaj kod kuće, na temelju tog fizičkog procesa.

Jednostavno rečeno, toplinska pumpa je hladnjak, Svaki model kućanstva u kojem su građani navikli pohranjivati ​​meso i piće je grijač s učinkovitosti od više od 100%. Sve radi na sljedeći način:

• hladnjak oduzima toplinu iz proizvoda koji su u njoj i prenosi je na rešetku, a time i na prostor prostorije;
• istodobno, zrak se zagrijava pomoću kompresora.

Kao rezultat toga, potrošnja određene količine električne energije, korisnik dobiva dva izvora topline, od kojih je jedan (oduzeta energija od proizvoda) potpuno slobodna.

To je princip toplinske pumpe. Uređaj ima inverzni funkcionalni dijagram u usporedbi s hladnjakom - u njemu je koristan izmjenjivač topline i rešetka hladnjaka te je odgovorna za konačnu učinkovitost uređaja. Sve radi na sljedeći način:

• krug za ekstrakciju topline nalazi se izvan prostorije, okružen stabilnim temperaturnim okruženjem;
• tijekom rada toplinske pumpe temperatura radnog fluida silom se smanjuje prirodnim fizičkim procesima ispod učinka zaštite okoliša;
• toplinu odvodi radni fluid, čiji intenzitet ovisi o oblikovanoj temperaturnoj razlici;
• radni fluid ulazi u krug pretvorbe stanja i izmjenjivač topline u prostoriji;
• energija se ispušta u zrak ili drugi medij;
• radni fluid u početnom stanju dovodi se na početak ciklusa (strujni krug).

Ovaj sustav grijanja ima nekoliko prednosti i nedostataka. Međutim, u optimalnim uvjetima toplinska crpka pokazuje značajne uštede, Za grijanje kuće potrebno je 70–80% manje troškova u usporedbi s klasičnim plinskim i krutim kotlovima.

Krajnja učinkovitost toplinske pumpe ovisi o mnogim čimbenicima. Neka tehnološka rješenja mogu riješiti samo ograničen broj zadataka. Drugi predlažu složenu instalaciju toplinske crpke.

Danas postoji veliki broj kućanskih aparata čiji vlasnici ne sumnjaju da koriste inovativne, revolucionarne ideje za odabir topline okoliša. Štoviše, to se može dogoditi čak i pri negativnim temperaturama zraka izvan prozora. Tako je klima uređaj s funkcijom grijanjakoji je zapravo izgrađen na mehanici toplinske pumpe. O principima rada takvih uređaja zrak-zrak raspravit ćemo kasnije.

Shema grijanja privatne kuće uz korištenje toplinske pumpe

Optimalna shema korištenja toplinske pumpe za kućno grijanje uključuje spremnik, Pojednostavljeno izgleda ovako:

Ovdje su blokovi 1 i 2 ventili, što rješava problem regulacije ulaznih toplinskih tokova. Mogu biti ručno preklapanje protoka ili tvoriti automatske termalne glave. Blok 3 je zajednički termostat ili sustav senzora.

Grijanje radi prema sljedećem principu:

• toplinska pumpa oduzima toplinu iz okoliša i zagrijava vodu;
• tekućina ulazi u izmjenjivač topline sekundarnog zagrijavanja spremnika ili cirkulira u jednom krugu;
• Sustav grijanja izgrađen je na klasičnom principu, protok vode u njemu osigurava kružna crpka.

Shema prikazana na slici - minimalna oprema kuće. Može se lako dodati. Osobito nitko ne smeta instalirati dva spremnika i koristiti princip sekundarnog grijaćeg fluida. Jedan od njih - kotao s toplinskom crpkom (instaliran izravno na izlazu iz njega) - koristi se za opskrbu toplom vodom. Veći volumen spremnika rješava problem dovoda rashladnog sredstva u sustav grijanja.

Izvrsna opcija radi kućno grijanje toplinskom pumpom, akumulacijski kapacitet i sustav toplinski izoliranog poda. U tom slučaju nije potrebno zagrijavati tekućinu na visoku temperaturu. Optimalna brzina za podno grijanje - od 30 do 40 stupnjeva. Shema grijanja je slična onoj koja je već spomenuta, ali umjesto radijatora voda teče u kolektor s vlastitom regulacijom protoka.

Klasifikacija toplinskih crpki prema svojstvima medija

Klasifikacija toplinskih crpki je prilično obimna. Uređaji su podijeljeni prema vrsti radnog fluida, načelu promjene njegova fizičkog stanja, upotrebi uređaja za pretvorbu, prirodi nositelja energije koji je potreban za rad. Ako uzmemo u obzir da su modeli s različitim kombinacijama klasifikacijskih kriterija predstavljeni na tržištu, postaje jasno da je sve teško popisati. Međutim, možete uzeti u obzir osnovna načela grupne podjele.

Instalacija, projektiranje i završna svojstva toplinske pumpe ovise o parametrima izvora topline i okoline primatelja. Danas postoji nekoliko vrsta inženjerskih rješenja.

Zrak-zrak

Toplinske pumpe zrak-zrak - najčešćih uređaja, Kompaktne su i prilično jednostavne. Na mehanici ove vrste domaćih klima uređaja radi s grijanjem. Princip rada je jednostavan:

• ulični izmjenjivač topline se hladi ispod temperature zraka i uzima toplinu;
• nakon kompresije ulaznog freona u radijator, njegova se temperatura znatno povećava;
• ventilator u prostoriji, puhanjem izmjenjivača topline, zagrijava sobu.

Izbor energije okoliša nije nužno izveden s vanjskim izmjenjivačem topline. U tu svrhu zrak se može natjerati u blok koji se nalazi u prostoriji. Ovako neki rade sustavi kanala.

Ako se freon komprimira i proširi u klima uređaju, zatim u vortex toplinskim pumpama koristi se jednostavan zrak, Mehanizam rada je sličan: prije nego što plin uđe u unutarnji izmjenjivač topline, plin se komprimira, a nakon odustajanja od energije, napuhuje se intenzivnom strujom u komoru za ekstrakciju topline.

Vrtložna toplinska pumpa je velika, masivna instalacija koja radi učinkovito samo kada je temperatura okoline visoka. Stoga se takvi sustavi ugrađuju u industrijske radionice, a kao izvor topline koriste ispušne plinove peći ili vrući zrak glavnog klima uređaja.

Voda voda

Toplinska pumpa voda-voda radi na istom principu kao i druge instalacije. Samo su mediji za prijenos energije različiti. Oprema je opremljena potopne sondekako bi došli do horizonta podzemnih voda s pozitivnom temperaturom čak iu teškim zimskim uvjetima.

Ovisno o potrebama grijanja, sustavi toplinske pumpe voda-voda mogu biti potpuno različitih veličina. Na primjer, počevši od nekoliko bušotina bušenih oko privatne kuće, završavajući s velikim izmjenjivačima topline koji se nalaze izravno u vodonosniku i koji su položeni tijekom faze izgradnje zgrade.

Toplinske crpke voda-voda odlikuju se većom produktivnošću i učinkovitom izlaznom snagom., Razlog je povećani toplinski kapacitet tekućine. Sloj vode u kojem se nalazi sonda ili izmjenjivač topline brzo oslobađa energiju, a zbog velikog volumena neznatno smanjuje svoje karakteristike, pridonoseći stabilnom radu sustava. I oprema za vodu i vodu je različita. povećana učinkovitost.

Voda-zrak, zrak-voda

Kombinirani sustavi moraju biti pažljivo odabrani. Istovremeno, postojeći klimatski uvjeti se pažljivo procjenjuju. Na primjer, ciklus toplinske pumpe voda-zrak ima dobru učinkovitost za grijanje. u područjima s jakim mrazom, Sustav zrak-voda u kombinaciji s toplim podom i kumulativnim kotlom za sekundarno grijanje mogu pokazati maksimalne uštede na teritorijima, gdje temperatura zraka rijetko pada ispod -5 ... -10 stupnjeva.

Rastopiti (rasol) - vodu

Toplinska crpka ove klase je vrsta vagona. On može primjenjivao se doslovno svugdje, Pokazatelji njegove neto toplinske snage su konstantni i stabilni. Princip rada uređaja slanica-voda temelji se na ekstrakciji topline, prije svega iz tla, koji ima normalne pokazatelje vlage ili močvarnosti.

Sustav je jednostavan za ugradnju: za smještaj vanjskih izmjenjivača topline dovoljno je zakopati ih na određenu dubinu. Također možete odabrati jednu od opcija opreme s plinovitim ili tekućim radnim fluidom.

Izračunava se klasa toplinske crpke slanom vodom u smislu potrebe za energijom za grijanje. Obiluju metode za njegovo kvantitativno određivanje. Možete napraviti najtočniji izračun, uzimajući u obzir materijal zidova kuće, dizajn prozora, prirodu tla, ponderiranu prosječnu temperaturu zraka i još mnogo toga.

Proizvođači sustava slane vode nude različite verzije modela koji se razlikuju u potrošnji energije pretvorbene jedinice, izvedbi i dimenzijama vanjskih izmjenjivača topline, parametrima izlaznog kruga. Odaberite optimalnu toplinsku pumpu na unaprijed definiranoj listi zahtjeva.

Podjela po vrsti tijela

Moderne toplinske crpke mogu koristiti kao plinovito tijelo ili kemijsku otopinu tekućeg amonijaka kao prijenosnik topline. Prikladnost pojedine sheme ocjenjuje nekoliko čimbenika, a to su karakteristike sustava.

1. Instalacije pomoću freona, imaju ciklus toplinske pumpe zasnovan na procesima kompresije i ekspanzije plina. Oni su nekako izgrađeni na kompresorskom krugu. Oprema ima atraktivne pokazatelje učinkovitosti, ali ima i nedostataka. Iako je ponderirana prosječna potrošnja sustava u vrijeme operativnog ciklusa stabilna, ožičenje je jako opterećeno. Osim toga, toplinske pumpe s plinskim prijenosnikom topline neće biti korisne u regijama gdje nema centraliziranih električnih mreža ili izvora energije s dovoljnim kapacitetom opterećenja.
   
2. Postrojenja za isparavanje, korištenjem otopine amonijaka, imaju radni ciklus temeljen na procesu isparavanja tvari pri niskim vrelištima. Ukapljivanje nakon prolaska vanjskog izmjenjivača topline odvija se pod djelovanjem izvora energije. Ovo je plamenik s toplinom. Za to se može koristiti gotovo svako gorivo: kruto, benzin, dizel, plin, kerozin, u nekim slučajevima - metil alkohol. Stoga su toplinske crpke isparavanjem privlačne na mjestima gdje nema struje. Osim toga, izbor takve opreme može gurati jeftino gorivo određenog tipa u regiji.
   

Priroda radnog medija koji se koristi u sustavu može mnogo reći o performansama postrojenja i izlaznoj snazi. Dakle, dizalice topline freon kompresora su sposobne za oštar trzaj, brzo zagrijavanje prostorije. Modeli isparavanja amonijaka za takve podvige nisu sposobni. Njihov preferirani način korištenja je stabilan, konstantan rad s nominalnom emisijom topline.

Prednosti toplinskih crpki i izvedivost njihove ugradnje

Kao što je navedeno u oglasu, glavna prednost toplinskih crpki je učinkovitost grijanja, U određenoj mjeri, to radi na taj način. Ako toplinska pumpa ima okruženje za odvođenje energije koje osigurava optimalna očitavanja temperature, instalacija radi učinkovito, troškovi grijanja se smanjuju za oko 70-80%. Međutim, uvijek postoje slučajevi u kojima toplinska pumpa može biti iracionalno ulaganje.

Učinkovitost toplinske pumpe određena je sljedećim tehnološkim karakteristikama:

• parametar granične granice smanjenja temperature radnim fluidom;
• minimalna razlika temperatura vanjskog izmjenjivača i okoline, pri čemu je ekstrakcija topline izuzetno mala;
• razina potrošnje energije i trzaja korisne toplinske snage.

Mogućnost korištenja toplinske pumpe ovisi o nekoliko čimbenika.

1. Teritoriji gdje takva oprema ne pokazuje dobre rezultate - područja s hladnim zimama i niskim dnevnim prosječnim temperaturama, U tom slučaju toplinska pumpa jednostavno nije u stanju izvući dovoljno topline iz okoline, približavajući se zoni nulte učinkovitosti. Prije svega, riječ je o sustavima zrak-zrak.
2. S povećanjem volumena grijanog prostora, tehnološki parametri toplinske pumpe povećavaju se gotovo eksponencijalno.Izmjenjivači topline postaju veći, povećava se veličina i broj potopnih sondi u vodi ili zemlji. U određenom trenutku potrebno je trošak toplinske pumpe za grijanje troškove instalacije i održavanja, kao i plaćanje potrošnje energije jednostavno su iracionalna ulaganja. Mnogo je jeftinije stvoriti klasični sustav grijanja na plin s kotlom.
3. Što je sustav složeniji, to je skuplji i problematičniji popravci u slučaju kvara, To je negativan dodatak veličini grijane površine i karakteristikama klimatske zone.

Classic je toplinska crpka i kotao na plin / kruto gorivorad u snopu. Ideja je jednostavna: proizvodi izgaranja goriva prikazani su na širokoj cijevi. U njemu se nalazi izmjenjivač izmjenjivača topline. U sustavu grijanja i opskrbe toplom vodom instalirani su spremnici i kotao za neizravno grijanje. Oprema (kotao i pumpa) aktivira se istodobno kada temperatura tekućine u distribucijskoj mreži padne. Radeći u paru, gotovo u potpunosti koriste energiju sagorijevanja goriva, pokazujući pokazatelje gotovo maksimalne učinkovitosti.

Sustav s prilagodbom karakteristikama okoliša izgrađen je na toplinska crpka, ventilatorska jedinica, toplinski pištolj bilo koje klase, S dovoljno visokom temperaturom vanjskog zraka (do -5 ... -10 stupnjeva Celzija) toplinska crpka radi normalno, osiguravajući dovoljnu izlaznu snagu za grijanje. Značajka dizajna sustava je položaj vanjskog izmjenjivača topline u odvojenom ventilacijskom kanalu. Kada je temperatura na ulici ispod optimalne oznake, dovod zraka se zagrijava toplinskim pištoljem (dizel, električni ili plin).

Važno je napomenuti: većina programa koji uključuju prilagodbu temperaturi zraka ili stabilizacijske parametre rada toplinske crpke primjenjuju se na uređaje zrak-zrak i zrak-voda. Drugi sustavi, zbog vanjskih izmjenjivača topline izoliranih u tlu ili u vodi, ne dopuštaju stvaranje takvih "stakleničkih" radnih uvjeta.

Glavne karakteristike i izračun snage toplinske crpke

Procjenjuje se, prije svega, ukupna racionalnost ugradnje toplinske pumpe za grijanje kuće o financijskim troškovima, To uključuje:

• nabavna cijena opreme;
• troškovi instalacije, koji mogu uključivati ​​radove na zemljištu;
• troškovi za periodično održavanje;
• približan trošak uklanjanja čestih problema.

Izbor modela snage, kao što je gore navedeno, temelji se na ukupnoj potrebi za opskrbom toplinom. Približan izračun za jednokatnicu od 10x10 metara (300 kubnih metara volumena) izgleda ovako:

• uzima u obzir maksimalnu negativnu zimsku temperaturu (-20);
• utvrđuje se razlika između prostorije i okoliša (20 - -20 = 40);
• toplinski gubici zidova izračunavaju se prema referentnim podacima njihovog materijala (za opeku je tablična vrijednost 1, gubitak topline je 1x300x40 - 12000 kilokalorija na sat ili 13,5 kW).

Rezultat je pokazatelj minimalne snage toplinske pumpe, što je dovoljno za zagrijavanje kuće. Za odabir optimalnog modela, karakteristika se mora povećati za najmanje 50%. To se radi zbog činjenice da će toplinska pumpa zimi morati raditi u neoptimalnim uvjetima, blizu najniže točke nultog učinka temperature okoline. Dobiveni broj za razmatrani primjer je oko 20 kW.

Drugi dio izračuna je izbor kapaciteta spremnika, Preporuča se instalirati ovaj dio sustava tako da toplinska crpka može raditi ograničen broj ciklusa dnevno.Dokumentacija opreme daje preporuke o kapacitetu skladištenja topline za određeni ciklički indeks. Prosječna količina iznosi 30 litara po kilovatu s 3 lansiranja, 20 litara s 5 lansiranja. Dakle, za kuću u ovom primjeru trebat će vam spremnik od najmanje 400 litara za pet ciklusa rada toplinske crpke dnevno.

zaključak

Ako je, kao rezultat analize klime, dostupnih izvora energije, prirode tla odlučeno kupiti toplinsku pumpu za grijanje, preporučuje se povjerite dizajn sustava profesionalcima. Optimalan izbor modela temelji se ne samo na značajkama opreme i mehanici njezina rada. Stručnjaci će uzeti u obzir prijenos topline tla, odabrati kombiniranu shemu s dobrom učinkovitošću, izračunati najbolju opciju za izvođenje radova na zemljištu. Stoga, sustav grijanja s toplinskom pumpom, razvijen od strane profesionalaca, neće vas navesti na iznenađenja i žaljenje zbog vašeg izbora.