Il principio di funzionamento di una pompa di calore per il riscaldamento di una casa

Un dispositivo speciale simile a un condizionatore d'aria o un frigorifero viene utilizzato per trasformare, trasferire e convertire l'energia termica. La pompa di calore non viene utilizzata per il riscaldamento: trasmette solo più calore di quello che riceve dalla rete. Utilizzando il dispositivo, è possibile pompare l'energia del suolo, dell'aria o dell'acqua nelle comunicazioni di riscaldamento.

Principio di funzionamento e progettazione

La pompa di calore è costituita da un circuito freon con un compressore, una valvola di espansione, scambiatori di calore (condensatore, evaporatore) e un tubo di rame. I nodi sono collegati tra loro mediante raccordi e parti automatiche.

Il principio di funzionamento dell'unità si basa sulla selezione di calore di bassa qualità:

• acqua (da +2 a +7 gradi);
• aria (da -25 a +35 gradi);
• suolo (da -5 a +5 gradi).

Nel processo di acquisizione delle risorse di calore, il mezzo iniziale viene raffreddato e il refrigerante del circuito interno inizia a bollire e si trasforma in vapore. Il gas viene compresso dal compressore e perde notevolmente volume, aumentando al contempo la temperatura e la pressione. L'azione del freon preriscaldato è di trasferire le risorse di calore alla rete di riscaldamento. Le pompe di calore funzionano in modo chiuso, utilizzando solo energia senza riscaldamento diretto del liquido di raffreddamento.

L'unità consente di ottenere 3-5 kW di calore da 1 kW di energia utilizzata.

Varietà di pompe di calore

Le pompe di calore per il riscaldamento di una casa privata sono classificate secondo diversi criteri. A seconda del tipo di trasferimento di energia:

• Compressione: composta da compressore, condensatore, evaporatore ed espansore. L'apparecchiatura funziona secondo il principio di un ciclo di compressione e l'espansione del liquido di raffreddamento con ulteriore riscaldamento.
• Assorbimento - operare sulla base di assorbente e freon. Il dispositivo di assorbimento è altamente efficiente ed è una pompa di nuova generazione.

In base alla fonte di calore, puoi prelevare il dispositivo:

• aria - estrae il calore dall'atmosfera;
• geotermico - prende energia dall'acqua o dal suolo;
• secondario: funziona con il calore secondario dell'acqua o dell'aria.

I dispositivi di riscaldamento secondari possono prelevare energia dalle acque reflue.

L'apparato della pompa di calore varia anche nell'ambiente di aspirazione e trasformazione di energia, caratteristiche e metodi di funzionamento.

Sistema di acque sotterranee

I dispositivi ti consentono di ottenere calore dalle viscere della terra tutto l'anno. In base al tipo di contorno geotermico, è possibile selezionare le seguenti modifiche:

• Orizzontale - un sistema sotto forma di tubi situati sotto il congelamento del terreno, a una profondità di 1,5-2 m. Il regime di temperatura durante l'anno raggiunge + 3 ... + 15 gradi, quindi il calore può essere ottenuto in qualsiasi momento.
• Verticale: il collettore sembra un pozzo profondo 50-200 m. All'interno sono presenti sonde speciali che allontanano il calore da un gradiente di temperatura costante.

Quando si organizza il contorno verticale, è necessario tenere conto della composizione geologica del terreno. Nel sito in cui si trova il contorno orizzontale, non è possibile costruire case o posare piastrelle.

Sistema acqua-acqua

Per riscaldare la stanza, dovrai utilizzare l'energia delle acque sotterranee con una temperatura costante di +7 e sopra i gradi. La tecnologia prevede la fornitura di acqua da una pompa centrifuga a una stazione speciale. L'energia termica viene trasferita all'antigelo dal circuito inferiore del dispositivo. Questa opzione è consentita nelle aree:

• senza acque sotterranee o con un livello minimo della loro presenza;
• con pozzi in cui il segno d'acqua non cade;
• con composizione minima di sale e inquinamento;
• dotato di un pozzo di drenaggio, in grado di ricevere da 2200 litri di effluente all'ora.

L'opzione migliore per le attrezzature acqua-acqua è l'area vicino a un fiume o ad un altro specchio d'acqua.

Sistema acqua-aria

Le pompe di calore non riscaldano l'aria all'interno degli ambienti, ma il refrigerante stesso. Può essere utilizzato per il riscaldamento, la preparazione di acqua calda. Il sistema presenta numerosi vantaggi:

• installato senza perforare il circuito esterno;
• differisce per affidabilità e durata;
• efficace in autunno e in primavera.

Gli svantaggi delle pompe includono:

• abbassamento del COP quando la temperatura raggiunge +1.2 gradi;
• l'uso del retro per scongelare l'unità esterna.

Le stazioni non sono l'unico mezzo per generare calore. Funzionano in combinazione con una caldaia di riscaldamento.

Sistema aria-aria

I dispositivi aria-aria ricevono energia termica dalle masse d'aria della strada. Esternamente, assomigliano ai condizionatori d'aria, ma possono funzionare a basse temperature. L'aria fredda viene riscaldata nel condensatore. I vantaggi di VT includono:

• un prezzo paragonabile al prezzo di un condizionatore d'aria;
• installazione veloce;
• nessun rischio di fuoriuscita dei portatori di calore.

Tra gli svantaggi dei sistemi:

• la capacità di operare solo a temperature fino a -20 gradi;
• la necessità di installare un'unità speciale all'interno di ogni stanza;
• mancanza di condizioni per l'acqua calda.

Le apparecchiature termiche "aria-aria" possono essere utilizzate per riscaldare ulteriormente un cottage o una casa di campagna.

Criteri di selezione del sistema

Prima di acquistare una pompa di calore, è necessario considerare:

• Il costo di organizzazione del sistema. Per connettere il VT a Mosca, dovrai posare un contorno orizzontale. Viene scavata una fossa (10 mila rubli / turno per il noleggio di un escavatore), quindi viene effettuata la preparazione per il lavoro (5 mila rubli). Un pozzo costa 1000 rubli / mp, tenendo conto dell'installazione e della legatura della sonda. Affinché il sistema funzioni correttamente, sono necessari 350 m di circuito o 350 mila rubli.
• Consumo di energia. Un VT da 9 kW consuma 2,7 kWh di elettricità, che è più economico di una caldaia elettrica simile.
• Restituire. Il riscaldamento alternativo, tenendo conto dei costi di installazione e del consumo di elettricità, pagherà dopo 3 anni.
• Condizioni climatiche della regione di residenza. I VT sono inefficaci nelle zone con inverni gelidi. Non saranno in grado di raccogliere la giusta quantità di calore dal suolo, dall'aria o dall'acqua.
• Potenza del dispositivo. Il proprietario di una casa a un piano di 10x10 quadrati dovrebbe fare calcoli basati su: la massima temperatura negativa (-20 gradi); differenze di temperatura in strada e nella stanza (20 - -20 = 40); perdita di calore delle pareti (mattone - 13,5 kW). Circa il 50% dovrebbe essere aggiunto all'ultimo indicatore di potenza minima.
• La capacità del serbatoio di stoccaggio. Con 3 avviamenti della pompa, sono necessari 30 litri di acqua, con 5 avviamenti - 20 litri.

Quando si seleziona l'attrezzatura, vengono prese in considerazione le condizioni della casa e le caratteristiche dell'area in cui si trova.

Vantaggi e svantaggi

Le comunicazioni di riscaldamento con una pompa di calore presentano numerosi vantaggi:

• risparmio energetico: con una portata di 1 kW / h si ottengono 4 kW / h di calore;
• riduzione dei costi di riparazione del sistema;
• universalità - adatto per l'installazione in regioni senza gasdotti, linee elettriche, come lavorerà dall'aria, dal suolo o dall'acqua;
• piena automazione del sistema - in caso di assenza prolungata, il proprietario può impostare un regime di temperatura costante di +10 gradi;
• sicurezza ambientale - non produce ossidi, acidi e composti benzoici;
• nessuna situazione di emergenza - il liquido di raffreddamento e i componenti del sistema non si riscaldano a temperature critiche;
• la capacità di operare a temperature fino a -15 gradi;
• reversibilità: le installazioni raffreddano la casa in estate, rimuovendo il calore dagli ambienti e indirizzandolo verso un ambiente di riserva;
• uso a lungo termine: senza grandi riparazioni, la pompa viene utilizzata per 25-50 anni, il ricambio del compressore si guasta una volta ogni 15-20 anni.

Gli svantaggi dell'utilizzo di pompe di calore includono:

• costi finanziari per l'organizzazione di un sistema geotermico;
• lungo rimborso (5-10 anni) del sistema;
• la necessità di riscaldamento aggiuntivo nelle regioni fredde.

Nei sistemi di riscaldamento a pavimento è consentito l'uso di ventilconvettori che trasferiscono calore o freddo all'aria dall'acqua. Se hai vecchi alloggi, avrai bisogno di una riqualificazione del riscaldamento.

Famosi produttori di pompe di calore

Le pompe di calore sono prodotte principalmente da aziende asiatiche. I primi a lanciare prodotti europei furono Daikin, Mitsubishi Electric e Hitach. L'apparecchiatura è inoltre prodotta da produttori della Corea del Sud (LG e Samsung), della Cina (Midea e Gree).

I marchi europei Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus hanno anche modifiche ATW.

Pompa di calore fai-da-te

Realizzare una pompa di calore da soli è possibile solo per riscaldare una piccola casa.

1. Acquista un vecchio frigorifero e smontalo rimuovendo l'automazione.
2. Crea un condensatore da un serbatoio in acciaio da 100 L, tagliato a metà. Nel serbatoio viene posizionata una bobina di rame con pareti di 1 mm di spessore.
3. Per creare una bobina avvolgendo un tubo di rame su una bombola di gas o ossigeno con la stessa distanza tra le spire.
4. Bloccare le bobine facendo passare il filo attraverso i fori negli angoli di alluminio.
5. Parti del serbatoio di saldatura.
6. Crea un evaporatore da un contenitore di plastica da 60-80 litri. Installa una bobina e una filettatura per i tubi di scarico e di alimentazione.
7. Installare l'apparecchiatura nella stanza e portare 2 condotti dell'aria tagliati nell'anta anteriore.
8. Saldare tubi di rame, pompa freon.
9. Fare una messa in servizio e collegare la struttura al riscaldamento.

L'aria verrà fornita attraverso il canale superiore al congelatore, raffreddata e immessa nell'alloggiamento. Dopo il riscaldamento con uno scambiatore di calore sulla parete posteriore, le masse d'aria entreranno nella stanza.

Come risultato del lavoro, si ottiene un sistema con un circuito chiuso. Il refrigerante circola al suo interno, prelevando e trasportando energia dall'evaporatore al condensatore. L'energia termica ricevuta ha una potenza ridotta, pertanto è necessario collegare ulteriormente un pavimento caldo o radiatori di tipo a bassa inerzia.

La temperatura dell'acqua in uscita non sarà superiore a 50-60 gradi.

schema

Risparmiare sulla produzione indipendente del dispositivo e sulla sua installazione aiuterà lo schema bivalente del sistema di riscaldamento. Implica il calcolo della potenza del VT in base alla temperatura minima. Durante l'anno, l'installazione non funzionerà a pieno regime.

Nanos in questo caso è un'unità passiva, a cui è collegata una caldaia a gas o combustibile solido. Il bypass è collegato a quest'ultimo.

La modifica termica delle pompe è un'apparecchiatura efficace, ma costosa. Con un lungo periodo di ammortamento, saranno l'unica alternativa in aree senza fornitura di gas.