Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Čerpací priemysel nezostáva stáť a nové technické riešenia sa vynárajú na základe známych technológií. Obchodníci, ktorí majú záujem o dosiahnutie zisku a rastúci predaj, často zakrývajú údaje o určitom produkte a presadzujú ho ako revolučný, bezkonkurenčný. Najvýraznejším príkladom sú tepelné čerpadlá. V propagačných materiáloch sa neopisuje princíp fungovania takýchto zariadení ani úroveň účinnosti vykurovania domu. Je však možné pochopiť, ako to funguje, a ako užitočný môže byť tento systém z tohto materiálu.

Čo je tepelné čerpadlo, rozsah jeho použitia

Technická definícia tepelného čerpadla je zariadenie na prenos energie z jednej oblasti do druhej s súčasným zvýšením efektívnosti jej činnosti. Nie je ťažké ilustrovať takúto mechaniku. Predstavte si vedro so studenou vodou a pohárom horúcej vody. Na ohrev z určitého značenia tepla sa spotrebuje to isté množstvo energie. Účinnosť jeho aplikácie je však iná. Ak súčasne znížite teplotu vedra s vodou o 1 stupeň, prijatá tepelná energia môže priviesť tekutinu do skla takmer do varu.

Práve pre túto mechaniku funguje tepelné čerpadlo, pomocou ktorého je možné vykurovanie bazéna alebo úplné vykurovanie vidieckeho domu. Inštalácia prenáša teplo z jednej oblasti do druhej, všeobecne z vonkajšej strany miestnosti smerom dovnútra. Existuje veľa možností používania takejto techniky.

  1. Pri určitých indikátoroch výkonu tepelného čerpadla sa kúrenie domu stáva lacným a efektívnym.
  2. TÚV s tepelným čerpadlom je ľahké pomocou sekundárnych vykurovacích kotlov.
  3. S určitým úsilím a správnym dizajnom je možné vytvoriť úplne nezávislý systém vykurovania poháňaný solárnymi panelmi.
  4. Väčšina modelov tepelných čerpadiel - prijateľná možnosť pre teplú podlahu, ktorá sa používa ako vykurovací okruh.

Ak chcete vybrať a získať vhodný systém, je predovšetkým potrebné správne nastaviť úlohu pred ním. A až po predložení požiadaviek na kapacitu a posúdenie prijateľnosti jednotlivých typov tepelných kotlov na uspokojenie všetkých potrieb.

Všeobecná zásada práce

Technologicky, tepelné čerpadlo pracuje podľa známeho Carnotovho cyklu, série transformácií substančného stavu. Takéto slová môžu byť pre väčšinu používateľov úplne cudzie. Takmer každý z nich má doma aspoň jedno zariadenie založené na tomto fyzickom procese.

Jednoducho povedané, tepelné čerpadlo je chladnička . Každý model domácnosti, kde sú občania zvyknutí skladovať mäso a nápoje, je ohrievač s účinnosťou viac ako 100%. Všetko funguje takto:

  • Chladnička odvádza teplo z výrobkov, ktoré sú v ňom umiestnené, a prenesie ju do mriežky chladiča a následne do priestoru miestnosti.
  • Zároveň sa kompresor ohrieva vzduch.

Výsledkom je, že užívateľ spotrebuje dva zdroje tepla, pričom jedna z nich (energia získaná z výrobkov) je úplne bezplatná.

To je princíp tepelného čerpadla. Zariadenie má oproti chladničke inverznú funkčnú schému - v ňom je užitočný a zodpovedný za konečnú účinnosť výmenník tepla, mriežka chladiča. Všetko funguje takto:

  • Tepelno-extrakčný okruh je umiestnený mimo miestnosti, obklopený prostredím s stabilnou teplotou;
  • počas prevádzky tepelného čerpadla je teplota pracovnej tekutiny násilne redukovaná prírodnými fyzikálnymi procesmi pod environmentálnymi parametrami;
  • existuje výber tepla pracovného tela, ktorého intenzita závisí od vytvoreného teplotného rozdielu;
  • Pracovné médium vstupuje do konverznej slučky stavu a priestorového výmenníka tepla;
  • energia sa uvoľňuje do vzduchu alebo iného média;
  • Pracovné teleso v počiatočnom stave je napájané na začiatku cyklu (okruh extrakcie tepla).

Takýto systém vykurovania má rad výhod a nevýhod. Avšak za optimálnych podmienok tepelné čerpadlo vykazuje značné úspory . Vykurovanie domu bude vyžadovať 70-80% nižších nákladov v porovnaní s klasickými systémami plynových a pevných kotlov.

Konečná účinnosť tepelného čerpadla závisí od mnohých faktorov. Niektoré technologické riešenia dokážu vyriešiť len obmedzený počet úloh. Iní predpokladajú komplexnú inštaláciu tepelného čerpadla.

Dnes je veľa spotrebičov pre domácnosť, ktorých vlastníci dokonca ani nepredpokladajú, že používajú inovatívne, revolučné nápady na výber tepla prostredia. A to sa môže stať aj pri negatívnej teplote vzduchu mimo okna. Tieto klimatizačné jednotky majú funkciu vykurovania, ktorá je v skutočnosti postavená na mechanike tepelného čerpadla. Princípy fungovania takýchto zariadení vzduch-vzduch sa budú posudzovať neskôr.

Schéma vykurovania súkromného domu pomocou tepelného čerpadla

Optimálna schéma používania tepelného čerpadla na vykurovanie domu zahŕňa zásobník . Jednoduchšie to vyzerá takto:

Bloky 1 a 2 sú tu uzatváracie ventily, ktoré riešia problém regulácie prichádzajúcich tepelných tokov. Môžu sa ručne vypnúť prietok alebo byť automatickou tepelnou hlavou. Blok 3 - spoločný termostat alebo senzorový systém.

Vykurovanie funguje podľa tohto princípu:

  • Tepelné čerpadlo vyberá teplo prostredia a ohrieva vodu;
  • tekutina vstupuje buď do výmenníka tepla sekundárneho ohrevu zásobnej nádrže, alebo cirkuluje v jedinom okruhu;
  • Vykurovací systém je postavený podľa klasického princípu, vodný prúd v ňom zabezpečuje kruhové čerpadlo.

Diagram zobrazený na obrázku je minimálnym vybavením domu. Môže sa ľahko doplniť. Najmä nikto neovplyvňuje inštaláciu dvoch nádrží a princíp sekundárneho ohrevu kvapaliny. Jeden z nich - kotol s tepelným čerpadlom (inštalovaný priamo na výstupe z neho) - sa používa na dodávku teplej vody. Objemnejšia nádrž rieši problém dodávania chladiacej kvapaliny do vykurovacieho systému.

Vynikajúca práca na vykurovanie domu pomocou tepelného čerpadla, skladovacej kapacity a systému podlahového vykurovania . V tomto prípade nie je nutné ohrievať kvapalinu na vysokú teplotu. Optimálny indikátor pre teplú podlahu je od 30 do 40 stupňov. Vykurovací okruh je podobný už uvedenému, ale namiesto radiátorov vstupuje voda do kolektorovej jednotky s vlastnou reguláciou prietoku.

Klasifikácia tepelných čerpadiel podľa charakteristík médií

Klasifikácia tepelných čerpadiel je dosť veľká. Zariadenia sú rozdelené podľa typu pracovného média, princípu zmeny fyzického stavu, použitia konverzných zariadení, povahy nosiča energie potrebného na prevádzku. Ak uvážime, že modely s rôznymi kombináciami klasifikačných kritérií sú prezentované na trhu, je jasné, že je ťažké vymenovať všetko. Môžeme však zvážiť základné princípy skupinového rozdelenia.

Z parametrov zdroja tepla a prostredia príjemcu závisí inštalácia, konštrukcia, ako aj konečné charakteristiky tepelného čerpadla. V súčasnosti sa navrhuje niekoľko typov technických riešení.

Vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch sú najbežnejšie zariadenia . Sú kompaktné a pomerne jednoduché. Na mechanikach tohto typu pracujú domáce klimatizačné jednotky s režimom vykurovania. Princíp fungovania je jednoduchý:

  • Ulnicový výmenník tepla sa ochladzuje pod teplotou vzduchu a vytiahne teplo;
  • potom čo je prichádzajúci freón stlačený do radiátora, jeho teplota sa silne zvyšuje;
  • Ventilátor vnútri miestnosti, fúkajúci výmenník tepla, ohrieva miestnosť.

Výber energie prostredia nie je nevyhnutne vykonávaný externým výmenníkom tepla. Na tento účel môže byť vzduch nasávaný do jednotky umiestnenej v miestnosti. Takto fungujú niektoré kanály.

Ak klimatizačná jednotka komprimuje a rozširuje freón, potom sa vo vírivých tepelných čerpadlách používa jednoduchý vzduch . Mechanika práce je podobná: pred vstupom do vnútorného výmenníka tepla je plyn stlačený a po uvoľnení energie sa vyfúkne intenzívnym prúdením do komory na odvádzanie tepla.

Vírivé tepelné čerpadlo je veľká, masívna inštalácia, ktorá funguje efektívne iba za podmienok vysokej teploty okolia. Preto sú takéto systémy inštalované v priemyselných zariadeniach, používajú výfukové plyny pecí alebo horúci vzduch hlavného klimatizačného systému ako zdroj tepla.

Voda-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda pracuje na rovnakom princípe ako ostatné jednotky. Iba médium na prenos energie sa líši. Zariadenie je vybavené ponornými sondami, takže dokonca aj v podmienkach ťažkej zimy môžete dosiahnuť vodný stôl s pozitívnou teplotou.

V závislosti od potrieb vykurovania môžu byť systémy tepelného čerpadla voda-voda úplne rozdielne. Napríklad počínajúc niekoľkými studňami vŕtanými okolo súkromného domu, končiac veľkými výmenníkmi tepla umiestnenými priamo vo vodonosnej vrstve, ktoré sú položené počas stavebnej fázy budovy.

Tepelné čerpadlá voda-voda sú charakterizované vyššou účinnosťou a efektívnym výstupným výkonom . Dôvodom je zvýšená tepelná kapacita kvapaliny. Vodná vrstva, v ktorej sa nachádza sonda alebo výmenník tepla, rýchlo dodáva energiu a vďaka obrovskému objemu mierne znižuje jeho vlastnosti a prispieva k stabilnej prevádzke systému. Zariadenie voda-voda sa vyznačuje aj vyššou účinnosťou.

Tip! Za určitých podmienok môže schéma voda-voda robiť bez stredných uzlov vo forme zásobníkov nádrže vykurovacej siete. Správne posúdenie existujúcich klimatických podmienok a výber kapacity inštalácie, ohrievač vody s tepelným čerpadlom je inštalovaný v dome a účinný systém teplej podlahy je organizovaný.

Vzduch-vzduch, vzduch-voda

Kombinované systémy by sa mali vyberať zvlášť opatrne. Súčasne sa starostlivo posudzujú existujúce klimatické podmienky. Napríklad cyklus tepelného čerpadla voda-vzduch má dobrú účinnosť na vykurovanie v oblastiach s ťažkými mrazmi . Systém vzduch-voda v spojení s teplou podlahou a zásobník sekundárneho vykurovania dokáže ukázať maximálne úspory v oblastiach, kde teplota vzduchu zriedka klesne pod -5 … -10 stupňov.

Roztaví sa (vodný roztok chloridu sodného)

Tepelné čerpadlo tejto triedy je univerzálne. Môže sa používať doslova všade . Indikátory užitočného tepelného výkonu sú konštantné a stabilné. Princíp zariadenia soľanky je založený na výbere tepla, hlavne z pôdy, ktorá má normálnu vlhkosť alebo bahnité parametre.

Systém sa jednoducho inštaluje: na umiestnenie externých výmenníkov tepla stačí ich pochovať do určitej hĺbky. Môžete tiež vybrať jednu z možností pre zariadenie s plynnou alebo tekutou pracovnou tekutinou.

Výpočet tepelného čerpadla triedy soľanky sa uskutočňuje podľa úrovne potreby energie na vykurovanie. Metodológia jej kvantitatívneho stanovenia je značná. Môžete urobiť čo najpresnejší výpočet, berúc do úvahy materiál stien domu, dizajn okien, charakter pôdy, priemernú teplotu vzduchu a oveľa viac.

Výrobcovia systémov so slanou vodou ponúkajú rôzne verzie modelov, ktoré sa odlišujú v spotrebe energie konverznej jednotky, konštrukcia a rozmery vonkajších výmenníkov tepla a parametre výstupného obvodu. Výber optimálneho tepelného čerpadla podľa predbežného zoznamu požiadaviek nie je náročný.

Rozdelenie podľa druhu pracovnej tekutiny

Moderné tepelné čerpadlá môžu používať plynové teleso alebo chemický kvapalný roztok amoniaku ako tepelný dopravník. Vhodnosť konkrétnej schémy sa hodnotí podľa niekoľkých faktorov, charakteristík systémov.

  1. Zariadenia používajúce freón majú cyklus tepelného čerpadla založený na kompresii a rozširovaní plynu. Sú nejako postavené na kompresorovej schéme. Zariadenie má atraktívne ukazovatele výkonu, ale má aj nevýhody. Napriek tomu, že vážená priemerná spotreba systému v čase prevádzkového cyklu je stabilná, vedenie je silne zaťažené. Okrem toho tepelné čerpadlá s plynovým teplovým dopravníkom nebudú vhodné v regiónoch, kde neexistuje centralizovaná elektrická sieť alebo zdroj energie s dostatočnou nosnosťou.
  2. Zariadenia typu odparovania s použitím roztoku amoniaku majú pracovný cyklus založený na procese odparovania látky pri nízkych teplotách varu. Skvapalnenie po prechode vonkajšieho výmenníka tepla sa uskutočňuje pod vplyvom zdroja energie. Ide o tepelný horák. Môže byť použitý pre takmer akékoľvek palivo: tuhé, benzínové, dieselové, plynové, petrolejové, v niektorých prípadoch metylalkohol. Preto sú vypaľovacie tepelné čerpadlá atraktívne v miestach, kde nie je elektrická energia. Navyše výber takého zariadenia môže byť vyvolaný lacnosťou určitého typu paliva v regióne.

Povaha pracovného média použitého v systéme môže povedať veľa o výkonnosti inštalácie a výkonu. Takže tepelné čerpadlá z kompresorových čerpadiel Freon sú schopné ostré trhanie, čo rýchlo otepľuje miestnosť. Modely odparovania amoniaku pre takéto podvody nie sú schopné. Ich preferovaný spôsob prevádzky je stabilná, konštantná prevádzka s menovitým tepelným výkonom.

Výhody tepelných čerpadiel a účelnosť ich inštalácie

Ako je uvedené v reklame, hlavnou výhodou tepelných čerpadiel je hospodárnosť vykurovania . Do istej miery všetko funguje práve takto. Ak má tepelné čerpadlo prostredie na výber energie, ktoré poskytuje optimálnu teplotu, jednotka pracuje efektívne, náklady na vykurovanie sa znížia približne o 70-80%. Existujú však vždy prípady, kedy môže byť tepelné čerpadlo iracionálne investované do finančných prostriedkov.

Účinnosť tepelného čerpadla sa určuje podľa týchto technologických charakteristík:

  • parameter hraničnej hranice zníženia teploty pracovným telom;
  • minimálny rozdiel v teplotách vonkajšieho výmenníka a životného prostredia, pri ktorých je extrakcia tepla extrémne malá;
  • úroveň spotreby energie a návrat využiteľnej tepelnej kapacity.

Výhoda použitia tepelného čerpadla závisí od viacerých faktorov.

  1. Územia, kde takéto zariadenie nevykazuje dobré výsledky - regióny s mrazivými zimami a nízke priemerné denné teploty . V tomto prípade tepelné čerpadlo jednoducho nie je schopné odoberať dostatok tepla z prostredia, ktoré prichádza veľmi blízko k zóne s nulovou účinnosťou. V prvom rade ide o systémy vzduch-vzduch.
  2. S rastúcim objemom vyhrievaného priestoru sa technologické parametre tepelného čerpadla zvyšujú takmer v geometrickom priebehu. Prebytočné tepelné výmenníky sú stále väčšie, veľkosť a počet ponorných sond vo vode alebo na zemi sa zvyšuje. V určitom okamihu náklady na tepelné čerpadlo na vykurovanie, potrebné náklady na jeho inštaláciu a údržbu, ako aj platba za spotrebovanú energiu sú jednoducho iracionálne investície. Je oveľa lacnejšie vytvoriť klasický plynový vykurovací systém s kotlom.
  3. Čím komplexnejší je systém, tým drahšie a problematickejšia je jeho oprava v prípade poškodenia . Ide o negatívny prírastok k rozlohe vykurovanej oblasti a charakteristikám klimatickej zóny.
Tip! Všeobecne platí, že použitie tepelného čerpadla ako jediného zdroja tepla pre dom je možné zvážiť len v obmedzenom počte situácií. Vždy je rozumné používať integrovaný bezpečnostný systém. Počet možných kombinácií je obmedzený len dostupnými zdrojmi energie a finančnými schopnosťami vlastníka.

Classics - tepelné čerpadlo a plynový / pevný palivový kotol, pracujúci v spojení. Myšlienka je jednoduchá: produkty spaľovania paliva sú vyvedené cez širokú rúrku. V ňom je výmenník pre tepelné čerpadlo. V systéme zásobovania teplem a teplou vodou sa nainštalujú zásobné nádrže a nepriamy vykurovací kotol. Zariadenie (kotol a čerpadlo) sa aktivuje súčasne, keď klesne teplota kvapaliny v distribučnej sieti. Pracujúcimi v pároch, takmer úplne využívajú energiu spaľovacieho paliva, pričom ukazujú blízko k maximálnym ukazovateľom výkonu.

Systém s prispôsobením sa charakteristikám životného prostredia je postavený na tepelnom čerpadle, ventilátorovej jednotke, žeraviacej jednotke akejkoľvek triedy . Pri dostatočne vysokej teplote vzduchu na ulici (až do -5 … -10 stupňov Celzia) tepelné čerpadlo pracuje v nominálnom režime a zabezpečuje dostatočný tepelný výkon pre vykurovanie. Zvláštnosťou návrhu systému je umiestnenie jeho vonkajšieho výmenníka tepla v samostatnom ventilačnom potrubí. Ak teplota na ulici klesne pod optimálnu hodnotu, dodávaný vzduch je ohrievaný teplovzdušnou pištoľou (nafta, elektrická alebo plynová).

Zvlášť pozoruhodné: väčšina schém, ktoré umožňujú prispôsobenie sa teplote vzduchu alebo stabilizačné parametre pre prevádzku tepelného čerpadla, sa aplikujú na zariadenia vzduch-vzduch a vzduch-voda. Ostatné systémy, kvôli externým výmenníkom tepla izolovaným v zemi alebo vode, neumožňujú vytváranie takýchto "skleníkových" prevádzkových podmienok.

Основные характеристики и расчет мощности теплового насоса

Общая рациональность установки теплонасоса для отопления дома оцениваются, прежде всего, по финансовым тратам . Сюда входят:

  • цена покупки оборудования;
  • стоимость монтажа, которая может включать земельные работы;
  • траты на периодическое обслуживание;
  • примерная стоимость ликвидации частых неполадок.

Выбор модели по мощности, как было сказано выше, базируется на общей потребности в теплообеспечении. Примерный расчет для одноэтажного дома 10х10 метров (300 кубометров объема) выглядит примерно так:

  • учитывается максимальная отрицательная зимняя температура (-20);
  • определяется разница между комнатой и окружающей средой (20 - -20 = 40);
  • высчитываются теплопотери стен, по справочным данным их материала (для кирпича табличное значение 1, теплопотери - 1х300х40 - 12000 килокалорий в час или 13, 5 кВт).

Полученная цифра - показатель минимальной мощности теплового насоса, которого хватит для отопления дома. Для выбора оптимальной модели характеристику нужно увеличить минимум на 50%. Это делается из-за того, что теплонасосу зимой придется работать в неоптимальных условиях, близко к нижней точке нулевой эффективности по температуре окружающей среды. Полученная цифра для рассматриваемого примера - около 20 кВт.

Вторая часть расчета - выбор емкости накопительного бака . Данную часть системы рекомендуется устанавливать, чтобы теплонасос мог работать ограниченное число циклов в сутки. В документации к оборудованию приводятся рекомендации по объему теплоаккумулятора для определенного показателя цикличности. Среднестатистическая цифра - 30 литров на киловатт при 3 запусках, 20 литров - при 5 запусках. Таким образом, для дома в рассматриваемом примере понадобится бак накопителя минимум в 400 литров для пяти циклов работы теплонасоса в сутки.

záver

Если в результате анализа климата, доступных источников энергии, характера почв принято решение купить теплонасос для отопления - рекомендуется доверить проектирование системы профессионалам. Оптимальный выбор модели основывается не только на особенностях оборудования и механике его работы. Специалисты учтут теплоотдачу почв, выберут комбинированную схему с хорошей эффективностью, рассчитают лучший вариант проведения земельных работ. Поэтому разработанная профессионалами система отопления с тепловым насосом не заставит столкнуться с неожиданностями и пожалеть о своем выборе.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Domáce spotrebiče