Да ли да користим топлотну пумпу за загревање куће

Индустрија пумпи не стоји на мјесту, а нова инжењерска рјешења настају на основу познатих технологија. Тржници заинтересовани за остваривање профита и повећање продаје често прикривају податке о одређеном производу, промовишући га као револуционарни, неуспоредиви. Најупечатљивији пример су топлотне пумпе. Промотивни материјали не описују принцип функционисања таквих уређаја, нити ниво ефикасности за кућно грејање. Међутим, могуће је разумети како све функционише, и како овај или онај систем може бити користан, из овог материјала.

Шта је топлотна пумпа, њен опсег

Техничка дефиниција топлотне пумпе је уређај за пренос енергије из једног подручја у друго уз истовремено повећање ефикасности његовог рада. Лако је илустровати таквог механичара. Замислите канту хладне воде и чашу вруће. Да би их загрејали, одређена количина енергије је потрошена са одређеног нивоа топлоте. Међутим, ефикасност његове примене је различита. Ако истовремено смањите температуру кашике воде за 1 степен, резултирајућа топлотна енергија може довести до загревања течности у стаклу.

За ову механику ради топлотна пумпа, којом можете загревати базен или у потпуности обезбедити грејање за сеоску кућу. Јединица преноси топлоту из једног подручја у друго, углавном изван просторије унутра. Постоје многе апликације за такву технику.

1. При одређеним количинама снаге топлотне пумпе гријање куће постају јефтини и ефикасни.
2. Лако је направити ПТВ са топлотном пумпомкоришћењем котлова секундарног грејања.
3. Уз мало труда и правилног дизајна, креација је у потпуности доступна. аутономни систем грејањапогоњен соларним панелима.
4. Већина модела топлотних пумпи је прихватљива. за топли под, користи се као круг гријања.

За одабир и куповину одговарајућег система, прије свега, потребно је правилно поставити задатак прије њега. И тек након постављања захтјева за електричном енергијом и процјене прихватљивости појединих типова котлова за гријање да задовоље све потребе.

Општи принцип рада

Технолошки, топлотна пумпа ради у складу са познатим свима Царнот циклус, низ трансформација стања материје. Оваквим ријечима већина корисника може бити потпуно стран. Међутим, практично сваки од њих има најмање један уређај код куће, заснован на овом физичком процесу.

Једноставно речено, топлотна пумпа је фрижидер. Сваки модел домаћинства где су грађани навикли да чувају месо и пиће је грејач са ефикасношћу већом од 100%. Све ради на следећи начин:

• фрижидер одузима топлоту од производа који се налазе у њој и преноси је на решетку, а самим тим и на простор просторије;
• истовремено се ваздух загрева компресором.

Као резултат тога, потрошња одређене количине електричне енергије, корисник добија два извора топлоте, од којих је један (енергија одузета од производа) потпуно слободна.

То је принцип топлотне пумпе. Уређај има инверзни функционални дијаграм у поређењу са фрижидером - у њему је користан измењивач топлоте и решетка хладњака и одговорна је за коначну ефикасност јединице. Све ради на следећи начин:

• круг за екстракцију топлоте налази се изван просторије, окружен стабилним температурним окружењем;
• током рада топлотне пумпе, температура радног флуида је силом смањена природним физичким процесима испод еколошких перформанси;
• топлота се одузима радним флуидом, чији интензитет зависи од формиране температурне разлике;
• радни флуид улази у круг конверзије стања и измјењивач топлине у просторији;
• енергија се ослобађа у ваздух или други медиј;
• радни флуид у почетном стању се доводи до почетка циклуса (круг за екстракцију топлоте).

Овај систем грејања има неколико предности и недостатака. Међутим, у оптималним условима топлотна пумпа показује значајне уштеде. За грејање куће потребна је 70–80% мања цена у поређењу са класичним гасним и чврстим котловима.

Крајња ефикасност топлотне пумпе зависи од многих фактора. Нека технолошка рјешења могу ријешити само ограничен број задатака. Други предлажу комплексну инсталацију топлотне пумпе.

Данас постоји велики број кућних апарата чији власници чак не сумњају да користе иновативне, револуционарне идеје за избор топлоте животне средине. Штавише, то се може десити чак и на негативним температурама зрака изван прозора. То је клима уређај са функцијом гријањакоја је, у ствари, изграђена на механици топлотне пумпе. О принципима рада таквих уређаја зрак-зрак ће се расправљати касније.

Шема грејања приватне куће уз коришћење топлотне пумпе

Оптимална шема коришћења топлотне пумпе за кућно грејање укључује стораге танк. Поједностављено изгледа овако:

Овдје су блокови 1 и 2 вентили, што рјешава проблем регулације улазних топлинских токова. Могу бити ручно преклапање протока или аутоматске термалне главе. Блок 3 је заједнички термостат или сензорски систем.

Гријање ради по сљедећем принципу:

• топлотна пумпа одузима топлоту из околине и загрева воду;
• течност улази или у измењивач топлоте секундарног загревања резервоара или циркулише у једном кругу;
• Систем грејања је изграђен на класичном принципу, проток воде у њему је обезбеђен кружном пумпом.

Схема приказана на слици - минимална опрема куће. Може се лако додати. Конкретно, нико се не мучи инсталирати два спремника и користе принцип секундарног грејног флуида. Један од њих - котао топлотне пумпе (инсталиран директно на излазу потоњег) - користи се за снабдевање топлом водом. Већи волумен спремника рјешава проблем снабдијевања расхладним средством у систем гријања.

Одлична опција ради кућно грејање са топлотном пумпом, капацитет акумулације и систем топлотно изолованог пода. У овом случају није потребно загревати течност на високу температуру. Оптимална брзина за подно грејање - од 30 до 40 степени. Шема гријања је слична оној која је већ споменута, али умјесто радијатора вода тече у колекторску јединицу са својом регулацијом протока.

Класификација топлотних пумпи по карактеристикама медија

Класификација топлотних пумпи је прилично обимна. Уређаји су подељени према врсти радног флуида, принципу промене његовог физичког стања, употреби уређаја за конверзију, природи носиоца енергије неопходне за рад. Ако узмемо у обзир да су модели са различитим комбинацијама класификационих критеријума представљени на тржишту, постаје јасно да је све тешко пописати. Међутим, можете узети у обзир основне принципе групне поделе.

Инсталација, дизајн и завршне карактеристике топлотне пумпе зависе од параметара извора топлоте и околине примаоца. Данас постоји неколико врста инжењерских рјешења.

Зрак-зрак

Топлотне пумпе ваздух-ваздух - најчешћих уређаја. Они су компактни и прилично једноставни. На механици овог типа домаћих клима уређаја ради са режимом грејања. Принцип рада је једноставан:

• улични измењивач топлоте се хлади испод температуре ваздуха и узима топлоту;
• након компресије улазног фреона у радијатор, његова температура се увелико повећава;
• вентилатор у просторији, дувајући измењивач топлоте, загрева собу.

Избор енергије животне средине није нужно направљен од стране спољашњег измењивача топлоте. У ту сврху, зрак се може натјерати у блок који се налази у просторији. Овако неки раде канални системи.

Ако се фреон компримира и прошири у клима уређају, онда у вортек топлотним пумпама користи се једноставан ваздух. Механизам рада је сличан: прије него што плин уђе у унутрашњи измјењивач топлине, плин се компримира, а након одустајања од енергије, он се испухује интензивним током у комору за топлотну екстракцију.

Вортек топлотна пумпа је велика, масивна инсталација која ради ефикасно само када је температура околине висока. Због тога се такви системи инсталирају у индустријским радионицама, користе се издувни гасови пећи или топли ваздух главног система за климатизацију као извор топлоте.

Вода-вода

Топлотна пумпа вода-вода ради на истом принципу као и друге инсталације. Само су медији за пренос енергије различити. Опрема је опремљена имерзијске сондеда би дошли до хоризонта подземних вода са позитивном температуром чак иу тешким зимским условима.

У зависности од потреба грејања, системи топлотних пумпи вода-вода могу бити потпуно различитих величина. На пример, почевши од неколико бушотина које су бушене око приватне куће, а завршавају се великим измењивачима топлоте који се налазе директно у водоноснику који су положени током фазе изградње зграде.

Топлотне пумпе вода-вода одликују се већом продуктивношћу и ефективном излазном снагом.. Разлог је повећани топлотни капацитет течности. Слој воде у којој се налази сонда или размењивач топлоте брзо ослобађа енергију, а због огромног волумена благо смањује своје карактеристике, доприносећи стабилном раду система. Такође, опрема за воду до воде је различита. повећана ефикасност.

Вода-ваздух, ваздух-вода

Комбиновани системи морају бити пажљиво бирани. Истовремено, постојећи климатски услови се пажљиво процењују. На пример, циклус топлотне пумпе вода-ваздух има добру ефикасност за грејање. у регионима са јаким мразом. Систем ваздух-вода у комбинацији са топлим подом и кумулативним котлом за секундарно грејање може да покаже максималне уштеде на територијама, где температура ваздуха ретко пада испод -5 ... -10 степени.

Растопити (расол) - воду

Топлотна пумпа ове класе је врста вагона. Он може примењен дословно свуда. Индикатори његове нето топлинске снаге су константни и стабилни. Принцип рада уређаја сланица-вода заснива се на екстракцији топлоте, прије свега из тла, који има нормалне показатеље влаге или мочварности.

Систем је једноставан за уградњу: за смјештај вањских измјењивача топлине довољно је закопати их на одређену дубину. Такође можете да изаберете једну од опција опреме са гасовитим или течним радним флуидом.

Израчунава се класа топлотне пумпе слане воде у смислу потребе за енергијом за грејање. Постоје бројни методи за његово квантитативно одређивање. Можете направити најпрецизнију калкулацију, узимајући у обзир материјал зидова куће, дизајн прозора, природу тла, просечну температуру ваздуха и још много тога.

Произвођачи система за слану воду нуде различите верзије модела који се разликују по потрошњи енергије претворбене јединице, конструкцији и димензијама вањских измјењивача топлине, параметрима излазног круга. Избор оптималне топлотне пумпе на унапред састављеној листи захтева је једноставан.

Подела по типу тела

Модерне топлотне пумпе могу да користе гасно тело или хемијски раствор течног амонијака као преносник топлоте. Погодност поједине шеме се процјењује помоћу неколико фактора, карактеристика система.

1. Инсталације користе фреон, имају циклус топлотних пумпи заснован на процесима компресије и експанзије гаса. Они су некако изграђени на компресорском кругу. Опрема има атрактивне показатеље перформанси, али има и недостатака. Иако је пондерисана просечна потрошња система у време оперативног циклуса стабилна, ожичење је јако оптерећено. Поред тога, топлотне пумпе са гасним преносником топлоте неће бити корисне у регионима где нема централизованих електричних мрежа или извора енергије са довољним капацитетом оптерећења.
   
2. Инсталације испарљивог типа, користећи раствор амонијака, имају радни циклус заснован на процесу испаравања супстанце при ниским тачкама кључања. Укапљивање након проласка вањског измјењивача топлине одвија се под дјеловањем извора енергије. Ово је горионик. За то се може користити готово свако гориво: чврсто, бензин, дизел, плин, керозин, у неким случајевима - метил алкохол. Због тога су топлотне пумпе са испаравањем привлачне на местима где нема струје. Осим тога, избор такве опреме може потиснути јефтино гориво одређеног типа у региону.
   

Природа радног медија који се користи у систему може много рећи о перформансама постројења и излазној снази. Дакле, топлинске пумпе фреон компресора су способне за оштар трзај, брзо загревајући собу. Модели испаравања амонијака за такве подвиге нису способни. Њихов преферирани начин кориштења је стабилан, константан рад с номиналном емисијом топлине.

Предности топлотних пумпи и изводљивост њихове инсталације

Као што је наведено у огласу, главна предност топлотних пумпи је ефикасност грејања. У одређеној мјери, то ради на тај начин. Ако топлотна пумпа има окружење за одвођење енергије које осигурава оптимална очитавања температуре, инсталација ради ефикасно, трошкови гријања се смањују за око 70-80%. Међутим, увек постоје случајеви у којима топлотна пумпа може бити ирационална инвестиција.

Ефикасност топлотне пумпе одређена је следећим технолошким карактеристикама:

• параметар граничне границе смањења температуре радним флуидом;
• минимална разлика у температурама спољашњег измењивача и околине, при чему је екстракција топлоте изузетно мала;
• ниво потрошње енергије и трзање корисне топлотне снаге.

Могућност коришћења топлотне пумпе зависи од неколико фактора.

1. Територије где таква опрема не показује добре резултате - регионе са зимским зимама и ниским дневним температурама. У овом случају топлотна пумпа једноставно није у стању да извади довољно топлоте из околине, приближавајући се зони нулте ефикасности. Пре свега, то се односи на системе ваздух-ваздух.
2. Са повећањем запремине загрејаног простора, технолошки параметри топлотне пумпе повећавају се готово експоненцијално.Измјењивачи топлине постају већи, а величина и број потопних сонди у води или земљи повећавају се. У одређеном тренутку, потребна је топлотна пумпа за грејање трошкове за његову инсталацију и одржавање, као и плаћање потрошње енергије су једноставно ирационалне инвестиције. Много је јефтиније креирати класични систем за грејање на гас са котлом.
3. Што је систем сложенији, то је скупљи и проблематичнији поправци у случају квара. Ово је негативан додатак величини гријане површине и карактеристикама климатске зоне.

Цлассиц ис топлотна пумпа и котао на гас / чврсто гориворадећи у пакету. Идеја је једноставна: производи сагоревања горива су приказани на широкој цеви. У њему се налази измјењивач измјењивача топлине. У систему грејања и топле воде инсталирани су резервоари и индиректни бојлер. Опрема (котао и пумпа) се активира истовремено када температура флуида у дистрибутивној мрежи падне. Радећи у пару, готово у потпуности користе енергију сагоревања горива, показујући показатеље скоро максималне ефикасности.

Систем са адаптацијом на еколошке карактеристике је изграђен на топлотна пумпа, вентилатор, топлотни пиштољ било које класе. Са довољно високом температуром спољашњег ваздуха (до -5 ... -10 степени Целзијуса), топлотна пумпа ради нормално, обезбеђујући довољну излазну снагу за грејање. Особина дизајна система је лоцирање спољњег измењивача топлоте у одвојеном вентилационом каналу. Када је температура на улици испод оптималне ознаке, довод ваздуха се загрева топлотним пиштољем (дизел, електрични или гасни).

Важно је напоменути: већина планова који укључују адаптацију на температуру ваздуха или стабилизационе параметре рада топлотне пумпе примењују се на уређаје ваздух-зрак и ваздух-вода. Други системи, због спољашњих топлотних измењивача изолованих у земљи или води, не дозвољавају стварање таквих "стакленичких" радних услова.

Основне карактеристике и прорачун снаге топлотне пумпе

Укупна рационалност уградње топлотне пумпе за гријање куће процјењује се прије свега, о финансијским трошковима. Оне укључују:

• набавна цијена опреме;
• трошкови инсталације, који могу укључивати радове на земљишту;
• трошкови за периодично одржавање;
• приближне трошкове елиминисања честих проблема.

Избор модела снаге, као што је горе наведено, заснива се на укупној потреби за снабдевањем топлотом. Приближан прорачун за једноетажну кућу од 10к10 метара (300 кубних метара запремине) изгледа овако:

• узима у обзир максималну негативну зимску температуру (-20);
• утврђена је разлика између просторије и околине (20 - -20 = 40);
• топлински губици зидова се израчунавају према референтним подацима њиховог материјала (за циглу је табеларна вредност 1, губитак топлоте је 1к300к40 - 12000 килокалорија на сат или 13,5 кВ).

Резултат је индикатор минималне снаге топлотне пумпе, која је довољна за загревање куће. За избор оптималног модела, карактеристика се мора повећати за најмање 50%. То се ради због чињенице да ће топлотна пумпа зими морати да ради у неоптималним условима, близу најниже тачке нулте ефикасности у температури околине. Добијена цифра за разматрани пример је око 20 кВ.

Други део калкулације је избор капацитета спремника. Препоручује се инсталирање овог дела система тако да топлотна пумпа може да ради у ограниченом броју циклуса дневно.Документација о опреми даје препоруке о капацитету складиштења топлоте за одређени циклични индекс. Просечна цифра је 30 литара по киловату са 3 лансирања, 20 литара са 5 лансирања. Према томе, за кућу у овом примеру, биће вам потребан резервоар од најмање 400 литара за пет циклуса рада топлотне пумпе дневно.

Закључак

Ако се, као резултат анализе климе, расположивих извора енергије, природе земљишта, одлучи купити топлотну пумпу за гријање, препоручује се повјерите дизајн система професионалцима. Оптимални избор модела не заснива се само на карактеристикама опреме и механици њеног рада. Стручњаци ће узети у обзир пренос топлоте земљишта, изабрати комбиновану шему са добром ефикасношћу, израчунати најбољу опцију за извођење радова на земљишту. Стога, систем гријања са топлотном пумпом, развијен од стране професионалаца, неће вас навести на изненађења и жаљење због вашег избора.