Na transformáciu, prenos a premenu tepelnej energie sa používa špeciálne zariadenie pripomínajúce klimatizáciu alebo chladničku. Tepelné čerpadlo sa nepoužíva na vykurovanie - dodáva iba viac tepla, ako prijíma zo siete. Pomocou zariadenia je možné čerpať energiu z pôdy, vzduchu alebo vody do vykurovacích komunikácií.
Princíp činnosti a konštrukcie
Tepelné čerpadlo sa skladá z freónového okruhu s kompresorom, expanzného ventilu, výmenníkov tepla (kondenzátor, výparník) a medeného potrubia. Uzly sú vzájomne spojené pomocou tvaroviek a automatických častí.
Princíp činnosti jednotky je založený na výbere tepla nízkej kvality:
- voda (od +2 do +7 stupňov);
- vzduch (od -25 do +35 stupňov);
- pôda (od -5 do +5 stupňov).
V procese odberu tepelných zdrojov sa počiatočné médium ochladzuje a chladivo vnútorného okruhu sa začína vrieť a premieňa sa na paru. Plyn je stlačený kompresorom a dramaticky stráca objem pri prečerpávaní teploty a tlaku. Činnosť predhriateho freónu spočíva v prenose zdrojov tepla do vykurovacej siete. Tepelné čerpadlá pracujú uzavretým spôsobom a využívajú iba energiu bez priameho ohrevu chladiacej kvapaliny.
Jednotka umožňuje získať 3 - 5 kW tepla z 1 kW použitej energie.
Druhy tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlá na vykurovanie súkromného domu sú klasifikované podľa niekoľkých kritérií. V závislosti od typu prenosu energie:
- Kompresia - pozostáva z kompresora, kondenzátora, výparníka a expandéra. Zariadenie pracuje na princípe kompresného cyklu a expanzie chladiacej kvapaliny s ďalším zahrievaním.
- Absorpcia - pracuje na báze absorbentu a freónu. Absorpčné zariadenie je vysoko účinné a je to čerpadlo novej generácie.
Podľa zdroja tepla si môžete zariadenie vyzdvihnúť:
- vzduch - odvádza teplo z atmosféry;
- geotermálna - odoberá energiu z vody alebo z pôdy;
- sekundárne - pracuje so sekundárnym teplom vody alebo vzduchu.
Sekundárne tepelné zariadenia môžu odoberať energiu z odpadových vôd.
Zariadenie tepelného čerpadla sa tiež líši v prostredí prijímania a transformácie energie, charakteristík a spôsobov prevádzky.
Systém podzemných vôd
Zariadenia vám umožňujú získať teplo z vnútorností zeme po celý rok. Podľa typu geotermálneho obrysu je možné zvoliť tieto modifikácie:
- Horizontálne - systém vo forme rúrok umiestnených pod bodom mrazu pôdy v hĺbke 1,5 - 2 m. Teplotný režim počas roka dosahuje + 3 ... + 15 stupňov, takže teplo je možné získať kedykoľvek.
- Vertikálne - kolektor vyzerá dobre ako hĺbka 50-200 m. Vnútri sú špeciálne sondy, ktoré odvádzajú teplo z konštantného teplotného gradientu.
Pri usporiadaní vertikálneho obrysu sa musí zohľadniť geologické zloženie pôdy. Na mieste, kde sa nachádza vodorovný obrys, nemôžete stavať domy ani položiť dlaždice.
Systém voda-voda
Na vykurovanie miestnosti musíte použiť energiu podzemnej vody s konštantnou teplotou +7 ° C a viac. Táto technológia zabezpečuje dodávku vody odstredivým čerpadlom do špeciálnej stanice. Tepelná energia je prenášaná do nemrznúcej zmesi spodným okruhom zariadenia. Táto možnosť je povolená v oblastiach:
- bez podzemnej vody alebo s minimálnou úrovňou ich výskytu;
- s jamkami, v ktorých vodoznak neklesne;
- s minimálnym zložením soli a znečistením;
- vybavené odtokovou nádržou, schopnou zachytávať od 2200 litrov odpadovej vody za hodinu.
Najlepším riešením pre zariadenie voda-voda je oblasť blízko rieky alebo iného vodného útvaru.
Systém voda-vzduch
Tepelné čerpadlá neohrievajú vzduch vo vnútri miestností, ale samotné chladivo. Môže byť použitý na vykurovanie, prípravu horúcej vody. Systém má niekoľko výhod:
- inštalované bez vŕtania vonkajšieho okruhu;
- líši sa spoľahlivosťou a trvanlivosťou;
- účinný na jeseň a na jar.
Nevýhody čerpadiel zahŕňajú:
- zníženie COP, keď teplota dosiahne +1,2 stupňa;
- použitie spätného chodu na rozmrazovanie vonkajšej jednotky.
Stanice nie sú jediným spôsobom výroby tepla. Fungujú v spojení s vykurovacím kotlom.
Systém vzduch-vzduch
Zariadenia vzduch-vzduch prijímajú tepelnú energiu z pouličných vzdušných hmôt. Navonok sa podobajú klimatizačným zariadeniam, ale môžu pracovať pri nízkych teplotách. Chladič sa v kondenzátore zohrieva. Medzi výhody VT patrí:
- cena porovnateľná s cenou klimatizačného zariadenia;
- rýchla inštalácia;
- žiadne riziko úniku tepelných nosičov.
Medzi nevýhody systémov patrí:
- schopnosť pracovať iba pri teplotách do -20 stupňov;
- potreba nainštalovať špeciálnu jednotku do každej miestnosti;
- nedostatok podmienok pre horúcu vodu.
Tepelné zariadenie „vzduch-vzduch“ možno použiť na dodatočné vykurovanie chaty alebo vidieckeho domu.
Kritériá výberu systému
Pred zakúpením tepelného čerpadla musíte zvážiť:
- Náklady na usporiadanie systému. Ak chcete pripojiť VT v Moskve, budete musieť položiť vodorovný obrys. Vykopáva sa jama (10 000 rubľov / smena za prenájom rýpadla), potom sa pripravuje práca (5 000 rubľov). Studňa stojí 1 000 rubľov / mp, pričom sa berie do úvahy inštalácia a viazanie sondy. Aby systém správne fungoval, potrebujete 350 m okruhu alebo 350 tisíc rubľov.
- Spotreba energie. 9 kW VT spotrebuje 2,7 kWh elektriny, čo je lacnejšie ako podobný elektrický kotol.
- Payback. Alternatívne vykurovanie, berúc do úvahy náklady na inštaláciu a spotrebu elektriny, sa vyplatí po 3 rokoch.
- Klimatické podmienky v mieste bydliska. VT sú neúčinné v oblastiach s mrazivými zimami. Nebudú schopní zachytiť správne množstvo tepla z pôdy, vzduchu alebo vody.
- Napájanie zariadenia. Majiteľ jednoposchodového domu s rozmermi 10 x 10 štvorcov by mal robiť výpočty na základe: maximálnej zápornej teploty (-20 stupňov); teplotné rozdiely na ulici av miestnosti (20 - 20 = 40); tepelné straty stien (tehla - 13,5 kW). Asi 50% by sa malo pripočítať k poslednému ukazovateľu minimálneho výkonu.
- Kapacita zásobníka. Pri 3 spusteniach pumpy je potrebných 30 litrov vody, s 5 spusteniami - 20 litrov.
Pri výbere zariadenia sa berie do úvahy stav domu a vlastnosti oblasti, v ktorej sa nachádza.
Výhody a nevýhody
Vykurovacia komunikácia s tepelným čerpadlom má niekoľko výhod:
- úspora energie: pri prietoku 1 kW / h sa získajú 4 kW / h tepla;
- zníženie nákladov na opravu systému;
- univerzálnosť - vhodná pre inštaláciu v oblastiach bez plynovodov, elektrických vedení, ako bude pracovať zo vzduchu, pôdy alebo vody;
- úplná automatizácia systému - v prípade dlhodobej neprítomnosti môže majiteľ nastaviť konštantný teplotný režim +10 stupňov;
- environmentálna bezpečnosť - nevyrába oxidy, kyseliny a benzoové zlúčeniny;
- žiadne núdzové situácie - chladiaca kvapalina a komponenty systému sa nezahrievajú na kritické teploty;
- schopnosť pracovať pri teplotách do -15 stupňov;
- reverzibilita - zariadenia chladia leto, odvádzajú teplo z miestností a smerujú ho do rezervného prostredia;
- dlhodobé použitie: bez väčších opráv sa čerpadlo používa 25 až 50 rokov, náhradný diel kompresora zlyháva každých 15 až 20 rokov.
Nevýhody použitia tepelných čerpadiel zahŕňajú:
- finančné náklady na organizáciu geotermálneho systému;
- dlhá (5-10 rokov) návratnosť systému;
- potreba ďalšieho vykurovania v chladných oblastiach.
V podlahových vykurovacích systémoch je povolené používať jednotky fan coilov, ktoré prenášajú teplo alebo chlad do vzduchu z vody. Ak máte staré bývanie, budete potrebovať prestavbu vykurovania.
Populárni výrobcovia tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlá vyrábajú najmä spoločnosti z Ázie. Prvými, ktorí uviedli na trh európske výrobky, boli spoločnosti Daikin, Mitsubishi Electric a Hitach. Zariadenia vyrábajú aj výrobcovia z Južnej Kórey (LG a Samsung), Číny (Midea a Gree).
Európske značky Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus majú tiež úpravy ATW.
DIY tepelné čerpadlo
Vytvorenie tepelného čerpadla sami je možné iba na vykurovanie malého domu.
- Nákup starej chladničky a demontáž odstránením automatizácie.
- Vytvorte kondenzátor zo 100 l oceľovej nádrže rozrezanej na polovicu. Do nádrže sa umiestni medená cievka so stenami hrubými 1 mm.
- Vytvorenie cievky obalením medenej trubice na plynovej alebo kyslíkovej fľaši s rovnakou vzdialenosťou medzi závitmi.
- Cievky zaistite prevlečením drôtu cez otvory v hliníkových rohoch.
- Zvárané časti nádrže.
- Vytvorte výparník z plastovej nádoby s objemom 60 - 80 litrov. Nainštaluje sa špirála a závit pre odtokové a napájacie potrubia.
- Nainštalujte zariadenie do miestnosti a priveďte do neho 2 vzduchové kanály vyrezané do predného krídla.
- Spájkované medené rúrky, čerpadlo freón.
- Vykonajte uvedenie do prevádzky a pripojte štruktúru k vykurovaniu.
Vzduch bude privádzaný cez horný kanál do mrazničky, chladený a privádzaný do krytu. Po zahriatí s výmenníkom tepla na zadnej stene sa vzduchové masy dostanú do miestnosti.
Výsledkom práce je získanie systému s uzavretou slučkou. Chladivo v ňom cirkuluje, pričom odoberá a prepravuje energiu z výparníka do kondenzátora. Prijatá tepelná energia má malý výkon, preto je potrebné dodatočne pripojiť teplú podlahu alebo radiátory s nízkou zotrvačnosťou.
Teplota vody na výstupe nebude vyššia ako 50 - 60 stupňov.
systém
Šetrenie nezávislej výroby zariadenia a jeho inštalácia pomôže bivalentnej schéme vykurovacieho systému. Zahŕňa to výpočet výkonu VT na základe minimálnej teploty. Počas roka nebude inštalácia fungovať na plnú kapacitu.
Nanos je v tomto prípade pasívna jednotka, ku ktorej je pripojený plynový alebo pevný kotol. Obtok je s ním spojený.
Tepelná modifikácia čerpadiel je efektívne, ale drahé zariadenie. S dlhou dobou návratnosti budú jedinou alternatívou v oblastiach bez dodávok plynu.
