Tepelné čerpadlá pre domáce vykurovanie: princíp činnosti,

Čo to je - tepelné čerpadlo? Ako to funguje? Kde môžu tieto zariadenia získať teplo? Nakoniec, aké ziskové a praktické sú v porovnaní s inými zdrojmi tepelnej energie? Poďme to prísť na to.

Čo je to?

Princíp fungovania tepelného čerpadla je úplne totožný s prevádzkovou schémou bežnej chladničky.

• Kompresor skomprimuje prchavé chladivo. Tým vzniká značné množstvo tepla, ktoré sa dodáva tepelnému výmenníku. Toto teplo sa môže použiť na ohrievanie vzduchu vyfúknutého cez výmenník tepla ventilátorom alebo akýmkoľvek tepelným nosičom.
• Chladené chladivo prechádza expanzným ventilom a výrazne zvyšuje jeho objem.. Zároveň sa v plnom súlade s fyzikálnymi zákonmi rýchlo ochladzuje a pri prechode cez druhý výmenník tepla odvádza teplo z prostredia.

Poznámka: Čím väčší je stupeň rozšírenia chladiva, tým nižšia je jeho konečná teplota. Preto je za určitých podmienok dostatočne schopný extrahovať teplo z média, ktoré je dobre chladené pod bodom mrazu vody.

Ak je chladnička schopná pracovať len jedným spôsobom - pri ochladzovaní vnútorného priestoru môže byť každé tepelné čerpadlo na vykurovanie domu obrátené smerom chladenia. Z praktického hľadiska to znamená, že majiteľ takéhoto zariadenia má k dispozícii plnohodnotný klimatizačný prístroj: v zime vyhrieva miestnosť, ale v lete sa používa na chladenie chaty na príjemnej teplote.

A nakoniec, kúrenie tepelným čerpadlom má ďalšiu veľmi peknú vlastnosť. Keďže elektrická energia sa vynakladá iba na prevádzku kompresora a vonkajšie prostredie sa používa ako zdroj tepla, čerpadlo dodáva od 3 do 5 kilowattov tepelného výkonu za každý kilowatt spotrebovanej elektrickej energie.

Zdroje tepla

Čo môže byť zdrojom nízkeho tepla?

prízemný

Ako je známe, v zimnom období pôda zamrzne do dosť nevýznamnej hĺbky. Iba jeden meter pod úrovňou mrazu je teplota pôdy stabilná a je kedykoľvek počas roka 8-12 stupňov.

Tepelné čerpadlá zemného zdroja využívajú geotermálne teplo.

Existujú dva typy výmenníkov tepla:

1. Vertikálne je dlhé flexibilné potrubie, ponorené do zvislých vrtov do hĺbky 60-100 metrov. Vzhľadom na skutočnosť, že náklady na vŕtanie bežného metra studne je 2-3 tisíc rubľov, inštalácia výmenníkov tepla stojí značné množstvo; ale vertikálny výmenník tepla sa na mieste nenachádza.

1. Horizontálne, naopak, je v hlbokej hĺbke. Zákopy pod ním môžu vykopať vlastné ruky bez zapojenia technológie; preto bude inštalácia oveľa lacnejšia. Celá plocha pôdy nad zberačom (je to asi trikrát vykurovaná plocha domu) nebude vhodná na pestovanie: väčšina rastlín nebude tolerovať prehrievanie koreňov v lete.

Odhadovaná cena geotermálneho tepelného čerpadla s tepelným výkonom 20 kW je približne pol milióna rubľov. Inštalácia v závislosti od podmienok (počet a hĺbka vrtov, prítomnosť alebo neprítomnosť podzemných vôd atď.) Prinúti kupujúceho, aby strávil ďalších 100 - 400 tisíc.

voda

Ak je váš dom na brehu nemrznúcej nádrže - máte šťastie: v takom prípade môže byť vykurovanie s tepelnými čerpadlami realizované s minimálnymi inštalačnými nákladmi. Výmenník tepla je ohrievaný váhami a odstraňuje teplo z vody.

Čerpadlá, ktoré využívajú podzemnú vodu ako zdroj tepla, sú o niečo komplikovanejšie. V tomto prípade sú v oblasti vyvŕtané dve studne, z ktorých jedna sa stáva zdrojom vody a druhá sa používa na vypustenie po prechode cez výmenník tepla. Približný prietok studne zabezpečujúci prevádzku prístroja s tepelnou kapacitou 16 kW - 0,8 m3 / hod.

Vzduch

Nakoniec najlacnejšie tepelné čerpadlá, ktoré využívajú okolitý vzduch ako zdroj tepla. Jednoduchosť dizajnu z nich robí pomerne lacné; inštalácia je viac ako jednoduchá.

Na predaj nájdete zariadenia pracujúce v dvoch schémach.

1. Čerpadlá vzduch-vzduch sa používajú iba na vykurovanie alebo chladenie vnútorného vzduchu.
2. Režim vzduch-voda umožňuje, okrem vykurovania, dodať domu teplej vode.

Ako príklad uvádzame aktuálne maloobchodné ceny pre niekoľko zariadení pracujúcich podľa druhého systému.

A čo vzduchové čerpadlá? Oh, tu je obrázok oveľa atraktívnejší. Najjednoduchšie tepelné čerpadlo tohto typu - obyčajný okenný klimatizátor - je možné zakúpiť za 4-5 tisíc rubľov; Významnejší nákup - invertorový split systém - bude stáť 20-40 tisíc.

Prečo sa pri tomto pomere ceny zachovávajú obľúbené zariadenia, ktoré získavajú teplo z vody a pôdy? Odpoveď je jednoduchá: vzduchové čerpadlá zostávajú funkčné len pri relatívne vysokých vonkajších teplotách (do -25 ° C); zatiaľ čo vo väčšine častí krajiny na vrchole zimných mrazov teplomer klesne výrazne nižšie.

Okrem toho, čím nižšia je teplota na ulici, tým menej je výhodné vykurovanie domu tepelným čerpadlom tohto typu. Existuje taká vec ako COP (koeficient výkonu), čo znamená pomer tepla vygenerovaného k nákladom na elektrinu. Takže táto základná charakteristika tepelných čerpadiel pre veľmi populárny model Mitsubishi Zubadan je 4,0 pri + 5 ° C a 2,0 pri 25 ° C.

Záver je zrejmý. Vykurovanie vidieckeho domu s tepelným čerpadlom pracujúcim podľa schémy vzduch-vzduch je oprávnené len v teplej klimatickej zóne. Na území Jakutia alebo na území Khabarovského by sa mali uprednostniť geotermálne zariadenia.

Efektívnosť nákladov

Vykurovanie súkromného domu s elektrickými vykurovacími konvektormi, ohrievačmi ventilátorov a inými vykurovacími zariadeniami je najdrahší zo všetkých existujúcich schém. Rozhodnite sa pre seba:

Ak však nepoužívate priame vykurovanie, ale tepelné čerpadlo - kúrenie bude výrazne lacnejšie. Koľko - záleží na už spomínanej COP. Pre väčšinu modelov zariadení rôznych typov tento parameter spadá do rozsahu 3-4; najlepšie vzorky majú COP 6.

Stojí za to zvážiť niekoľko ďalších nuancií.

• Ako už bolo spomenuté, pri vzduchových čerpadlách sa energetická účinnosť znižuje, keď teplota klesá vonku, takže pri odhadoch by bolo správne brať priemernú hodnotu za sezónu (COP pre priemernú zimnú teplotu).
• COP závisí nielen od teploty nízkeho tepelného zdroja, ale aj od teploty objektu, ktorému sa toto teplo prenáša. Tepelné čerpadlo je presne teplotná delta. Napríklad geotermálne čerpadlo, ktoré zohrieva teplú podlahu až do +30 ° C, bude oveľa úspornejšie než poskytnúť rovnaké teplo radiátorom s teplotou +60.

Praktický dôsledok: ak plánujete pripojiť tepelné čerpadlá na vykurovanie rúk do vykurovacieho okruhu s radiátormi, všimnite si, že počet sekcií by sa mal zvýšiť a teplota tepelného nosiča by sa mala znížiť na +40 - +45 C.

Ak vezmeme do úvahy všetky početné výhrady, môže sa bezpečne prijať priemerná hodnota COP rovnajúca sa 3,0. V tomto prípade, ako je ľahké vypočítať, náklady na kilowatthodinu tepla budú 1,2 ruble, čo je len o niečo drahšie ako hlavný plyn, palivové drevo a lacnejšie ako všetky ostatné zdroje tepla.

Pri výbere vykurovania stojí za zváženie nielen súčasný stav vecí, ale aj vyhliadky. A to sú: vďaka rozvíjajúcemu sa vývoju zelenej energie (využívajúcej obnoviteľné zdroje), náklady na elektrickú energiu budú rásť oveľa pomalšie ako náklady na plyn, uhlie a ropné produkty.

Najmä prognóza rastu cien dosiahnutá v roku 2010 predpovedá nárast nákladov na kubický meter plynu o 1000% do roku 2032 a iba 130% elektriny.

Od autora

Možno čitateľ nájde zaujímavé vlastné skúsenosti autora. Používa pár čerpadiel vzduch-vzduch na domáce vykurovanie.

Takže, vzhľadom na:

• Miestne akcie - Sevastopol, Krym. Priemerná januárová teplota je +3. Súčasná zima bola nezvyčajne chladná: po niekoľko dní sa mráz udržiaval na -20 stupňov.
• Rozloha vyhrievaného podkrovia je 60 metrov štvorcových. Štítky sú kompletné zasklenie s energeticky úspornými jednokomorovými dvojsklami. Tepelná izolácia stien a strechy je 5 centimetrov minerálnej vlny a penového plastu.
• Cooper pôsobí ako zdroj tepla.&Hunter CH-S12 FTXN. Tepelný výkon pri práci na vykurovaní - 4,12 kW, COP je 4,2, deklarovaná dolná hranica pracovnej teploty je -25 ° C; náklady v čase nákupu sú 24 000 rubľov.

výsledky:

• Počas zimy sa v podkroví udržiavali pomerne pohodlné +20 stupňov.
• Približná spotreba elektrickej energie pre vykurovanie v podkroví bola 400 kW / hod. Spotreba sa dá ľahko premeniť na peňažný ekvivalent na základe miestnych taríf.

Jediným problémom, ktorý ohrozuje ohrev tepelného čerpadla pri nízkych teplotách, je zmrazenie ľadu v drenážnej rúrke. Aby ste ju odstránili, plánuje sa jednoducho dať do kanalizácie časť samoregulačného vykurovacieho kábla.

záver

Stojí to za to investovať do ešte nezvyčajného vykurovacieho systému s tepelnými čerpadlami? Z pohľadu autora áno. Vyzerá to veľmi atraktívne aj na pozadí hlavného plynu - len preto, že je absolútne bezpečné a nevyžaduje odstránenie produktov spaľovania.

Nechajte čitateľovi možnosť voľby nezávisle. Ako vždy, dodatočné tematické informácie nájdete v priloženom videu. Veľa šťastia!