Princip delovanja toplotne črpalke za ogrevanje hiše

Za transformacijo, prenos in pretvorbo toplotne energije se uporablja posebna naprava, ki spominja na klimatsko napravo ali hladilnik. Toplotna črpalka se ne uporablja za ogrevanje - le prenaša več toplote, kot je prejme iz omrežja. Z napravo lahko črpate energijo zemlje, zraka ali vode v ogrevalne komunikacije.

Načelo delovanja in zasnova

Toplotno črpalko sestavlja freonski krog s kompresorjem, ekspanzijskim ventilom, toplotnimi izmenjevalniki (kondenzator, uparjalnik) in bakrenim cevovodom. Vozlišča so med seboj povezana s povezovalnimi fitingi in avtomatskimi deli.

Načelo delovanja enote temelji na izbiri nizke toplote:

• voda (od +2 do +7 stopinj);
• zrak (od -25 do +35 stopinj);
• tla (od -5 do +5 stopinj).

V procesu odvzema toplotnih virov se izvorno okolje ohladi, hladilno sredstvo notranjega tokokroga pa začne vreti in se pretvori v paro. Plin stisne kompresor in močno izgubi prostornino, hkrati pa poveča temperaturo in tlak.Učinek segretega freona je prenos toplotnih virov v ogrevalni sistem. Toplotne črpalke delujejo po zaprtem principu, uporabljajo samo energijo brez neposrednega segrevanja hladilne tekočine.

Enota vam omogoča, da iz 1 kW porabljene energije pridobite 3-5 kW toplote.

Vrste toplotnih črpalk

Toplotne črpalke za ogrevanje zasebnega doma so razvrščene po več kriterijih. Odvisno od vrste prenosa energije:

• Kompresijski - sestavljen iz kompresorja, kondenzatorja, uparjalnika in ekspanderja. Oprema deluje na principu cikla stiskanja in širjenja hladilne tekočine z nadaljnjim segrevanjem.
• Absorpcijske - delujejo na osnovi absorbenta in hladilnega sredstva. Absorpcijska naprava je učinkovita in je črpalka nove generacije.

Napravo lahko izberete glede na vir toplote:

• zrak – črpa toplotne vire iz ozračja;
• geotermalna - pridobiva energijo iz vode ali zemlje;
• sekundarno - deluje s sekundarno toploto vode ali zraka.

Naprave za reciklirano toploto lahko zajemajo energijo odpadne vode.

Aparati toplotne črpalke se razlikujejo tudi po okolju odvzema in transformacije energije, lastnostih in načinu delovanja.

Sistem podzemna voda

Naprave vam omogočajo, da skozi vse leto prejemate toploto iz črevesja zemlje. Glede na vrsto geotermalnega kroga lahko izberemo naslednje modifikacije:

• Horizontalni - sistem v obliki cevi, ki se nahaja pod zmrzovanjem tal, na globini 1,5-2 m Temperatura skozi vse leto doseže +3...+15 stopinj, tako da je toploto mogoče dobiti kadarkoli.
• Navpično - kolektor izgleda kot vodnjak globine 50-200 m. V notranjosti so posebne sonde, ki jemljejo toploto iz stalnega temperaturnega gradienta.

Pri urejanju navpične konture morate upoštevati geološko sestavo tal. Na mestu, kjer se nahaja vodoravna kontura, ne morete graditi hiš ali polagati ploščic.

Sistem voda-voda

Za ogrevanje prostora boste morali uporabiti energijo podzemne vode s konstantno temperaturo +7 stopinj ali več. Tehnologija vključuje dovajanje vode s centrifugalno črpalko na posebno postajo. Toplotna energija se prenese na antifriz s spodnjim krogom naprave. Ta možnost je dovoljena na območjih:

• brez podzemne vode ali z minimalno stopnjo njenega pojavljanja;
• z vodnjaki, v katerih gladina vode ne pada;
• z minimalno sestavo soli in kontaminacijo;
• opremljen z drenažnim vodnjakom, ki lahko sprejme od 2200 litrov odpadne vode na uro.

Najboljša možnost za opremo voda-voda je območje v bližini reke ali drugega vodnega telesa.

Sistem voda-zrak

Toplotne črpalke ne ogrevajo zraka v prostorih, temveč samo hladilno sredstvo. Lahko se uporablja za ogrevanje in pripravo tople vode. Sistem ima številne prednosti:

• nameščen brez vrtanja zunanje konture;
• se odlikuje po zanesljivosti in trajnosti;
• učinkovit jeseni in spomladi.

Slabosti črpalk vključujejo:

• znižanje COP, ko temperatura doseže +1,2 stopinje;
• uporabo vzvratne smeri za odtaljevanje zunanje enote.

Postaje niso edino sredstvo za pridobivanje toplote. Delujejo v povezavi z ogrevalnim kotlom.

Sistem zrak-zrak

Naprave zrak-zrak prejemajo toplotno energijo iz zunanjih zračnih mas. Navzven so podobni klimatskim napravam, vendar lahko delujejo pri nizkih temperaturah. Hladen zrak se segreje v kondenzatorju. Prednosti TN vključujejo:

• stroški primerljivi s ceno klimatske naprave;
• hitra namestitev;
• ni nevarnosti puščanja toplotnega nosilca.

Slabosti sistemov vključujejo:

• Možnost delovanja samo pri temperaturah do -20 stopinj;
• potreba po namestitvi posebne enote znotraj vsake sobe;
• pomanjkanje pogojev za oskrbo s toplo vodo.

Ogrevalna oprema zrak-zrak se lahko uporablja za dodatno ogrevanje koče ali podeželske hiše.

Kriteriji izbire sistema

Pred nakupom toplotne črpalke morate upoštevati:

• Stroški postavitve sistema. Če želite povezati TN v Moskvi, boste morali položiti vodoravno vezje. Izkoplje se jama (10 tisoč rubljev / izmeno za najem bagra), nato se izvede priprava na delo (5 tisoč rubljev). Vodnjak stane 1000 rubljev/m, vključno z namestitvijo in napeljavo sonde. Za normalno delovanje sistema boste potrebovali 350 m vezja ali 350 tisoč rubljev.
• Poraba energije. Toplotna črpalka z močjo 9 kW porabi 2,7 kW/h električne energije, kar je ceneje od podobnega električnega kotla.
• Povračilo. Alternativno ogrevanje se bo ob upoštevanju stroškov namestitve in porabe električne energije povrnilo v 3 letih.
• Podnebne razmere v regiji stalnega prebivališča. TN so neučinkoviti na območjih z mrzlimi zimami. Ne bodo mogli vzeti potrebne količine toplote iz zemlje, zraka ali vode.
• Moč naprave. Lastnik enonadstropne hiše 10x10 kvadratov mora narediti izračune na podlagi: največje negativne temperature (-20 stopinj); temperaturne razlike zunaj in v prostoru (20 – -20=40); toplotne izgube sten (opeka - 13,5 kW). Zadnjemu indikatorju najmanjše moči morate dodati približno 50%.
• Kapaciteta rezervoarja za shranjevanje. S 3 zagoni črpalke potrebujete 30 litrov vode, s 5 zagoni - 20 litrov.

Pri izbiri opreme se upošteva stanje hiše in značilnosti območja, kjer se nahaja.

Prednosti in slabosti

Ogrevalne komunikacije s toplotno črpalko imajo številne prednosti:

• prihranek energije: pri porabi 1 kW/h pridobimo 4 kW/h toplote;
• zmanjšanje stroškov popravila sistema;
• vsestranskost - primeren za namestitev v regijah brez plinovodov ali električnih vodov, ker bo deloval iz zraka, zemlje ali vode;
• popolna avtomatizacija sistema - v primeru dolge odsotnosti lahko lastnik nastavi konstantno temperaturo +10 stopinj;
• okoljska varnost - ne proizvaja oksidov, kislin in benzojskih spojin;
• brez izrednih razmer - hladilna tekočina in komponente sistema se ne segrejejo do kritičnih temperatur;
• možnost delovanja pri temperaturah do -15 stopinj;
• reverzibilnost - instalacije poleti hladijo hišo, odvajajo toploto iz prostorov in jo usmerjajo v rezervno okolje;
• dolgotrajna uporaba: brez večjih popravil se črpalka uporablja 25-50 let, rezervni del kompresorja odpove enkrat na 15-20 let.

Slabosti uporabe toplotnih črpalk so:

• finančni stroški za organizacijo geotermalnega sistema;
• dolgoročno (5-10 let) povrnitev sistema;
• potreba po uporabi dodatnega ogrevanja v hladnih regijah.

V sistemih talnega ogrevanja je dovoljena uporaba ventilatorskih konvektorjev, ki prenašajo toploto ali hlad v zrak iz vode. Če imate staro hišo, boste potrebovali prenovo ogrevanja.

Priljubljeni proizvajalci toplotnih črpalk

Toplotne črpalke večinoma proizvajajo podjetja iz Azije. Daikin, Mitsubishi Electric in Hitach so prvi dobavljali izdelke na evropski trg. Opremo proizvajajo tudi proizvajalci iz Južne Koreje (LG in Samsung), Kitajske (Midea in Gree).

Evropske znamke Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus imajo tudi modifikacije ATW.

DIY toplotna črpalka

Samostojna izdelava toplotne črpalke je možna le za ogrevanje majhne hiše.

1. Kupite stari hladilnik in ga razstavite, odstranite avtomatizacijo.
2. Naredite kondenzator iz 100-litrskega jeklenega rezervoarja, prerezanega na pol. V rezervoar je nameščena bakrena tuljava s stenami debeline 1 mm.
3. Naredite tuljavo tako, da bakreno cev navijete okoli plinske ali kisikove jeklenke, pri čemer ohranite enako razdaljo med zavoji.
4. Zavoje pritrdite tako, da žico napeljete v luknje aluminijastih vogalov.
5. Zvarite dele rezervoarja.
6. Naredite uparjalnik iz plastične posode 60-80 litrov. Vanj je nameščena tuljava in navoji za odtočne in dovodne cevi.
7. Namestite opremo v prostor in jo povežite z 2 zračnima kanaloma, ki sta vgrajena v vhodna vrata.
8. Spajkajte bakrene cevi in ​​črpalko v freonu.
9. Začnite in priključite strukturo na ogrevanje.

Zrak bo skozi zgornji kanal doveden v zamrzovalnik, ohlajen in doveden v ohišje. Po ogrevanju s toplotnim izmenjevalnikom na zadnji steni bodo zračne mase vstopile v prostor.

Kot rezultat dela dobimo sistem z zaprto zanko. V njem kroži hladilno sredstvo, ki jemlje in prenaša energijo iz uparjalnika v kondenzator. Nastala toplotna energija ima majhno moč, zato je treba dodatno priključiti talno ogrevanje ali nizko vztrajnostne radiatorje.

Temperatura vode na izhodu ne bo višja od 50-60 stopinj.

Shema

Bivalentni krog ogrevalnega sistema vam bo pomagal prihraniti pri sami izdelavi naprave in njeni namestitvi.Vključuje izračun moči TČ na podlagi minimalne temperature. Naprava ne bo delovala s polno zmogljivostjo skozi vse leto.

V tem primeru je usedlina pasivna enota, na katero je priključen kotel na plin ali trdo gorivo. Na slednjo je povezana obvoznica.

Termične modifikacije črpalk so učinkovita, a draga oprema. Z dolgo vračilno dobo bodo edina alternativa na območjih brez plinovoda.