Princip činnosti tepelného čerpadla pro vytápění domu

K přeměně, přenosu a přeměně tepelné energie se používá speciální zařízení připomínající klimatizaci nebo lednici. Tepelné čerpadlo se nepoužívá k vytápění - pouze odvádí více tepla, než přijímá ze sítě. Pomocí zařízení je možné čerpat energii půdy, vzduchu nebo vody do topných komunikací.

Princip fungování a konstrukce

Tepelné čerpadlo se skládá z freonového okruhu s kompresorem, expanzního ventilu, tepelných výměníků (kondenzátor, výparník) a měděné trubky. Uzly jsou spojeny pomocí armatur a automatických dílů.

Princip činnosti jednotky je založen na výběru tepla nízké kvality:

• voda (od +2 do +7 stupňů);
• vzduch (od -25 do +35 stupňů);
• půda (od -5 do +5 stupňů).

Při odběru vzorků tepelných zdrojů je počáteční médium ochlazováno a chladivo vnitřního okruhu začíná vařit a přeměňuje se v páru. Plyn je stlačován kompresorem a dramaticky ztrácí objem, zatímco čerpá teplotu a tlak. Akce předehřátého freonu spočívá v přenosu tepelných zdrojů do topného potrubí. Tepelná čerpadla pracují uzavřeným způsobem, využívají pouze energii bez přímého ohřevu chladicí kapaliny.

Jednotka umožňuje získat 3-5 kW tepla z 1 kW použité energie.

Druhy tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla pro vytápění soukromého domu se dělí podle několika kritérií. V závislosti na typu přenosu energie:

• Komprese - skládá se z kompresoru, kondenzátoru, výparníku a expandéru. Zařízení pracuje na principu kompresního cyklu a expanze chladiva s dalším ohřevem.
• Absorpce - pracuje na bázi absorbentu a freonu. Absorpční zařízení je vysoce efektivní a je to čerpadlo nové generace.

Podle zdroje tepla můžete zařízení vyzvednout:

• vzduch - odvádí teplo z atmosféry;
• geotermální - odebírá energii z vody nebo půdy;
• sekundární - pracuje se sekundárním teplem vody nebo vzduchu.

Sekundární tepelná zařízení mohou odebírat energii z odpadních vod.

Zařízení tepelného čerpadla se také liší v prostředí sání a přeměny energie, charakteristik a způsobů provozu.

Systém podzemních vod

Zařízení vám umožní získat teplo ze střev Země po celý rok. Podle typu geotermálního obrysu lze vybrat následující modifikace:

• Horizontální - systém ve formě trubek umístěných pod mrazem půdy v hloubce 1,5 - 2 m. Teplotní režim v průběhu roku dosahuje + 3 ... + 15 stupňů, takže teplo lze získat kdykoli.
• Vertikální - kolektor vypadá jako hloubka studny 50-200 m. Uvnitř jsou speciální sondy, které odvádějí teplo z konstantního teplotního gradientu.

Při uspořádání svislého obrysu je třeba vzít v úvahu geologické složení půdy. Na místě, kde se nachází vodorovný obrys, nemůžete stavět domy ani pokládat dlaždice.

Systém voda-voda

K vytápění místnosti budete potřebovat energii podzemní vody s konstantní teplotou +7 a vyšší. Tato technologie zajišťuje přívod vody odstředivým čerpadlem do speciální stanice. Tepelná energie je přenášena do nemrznoucí směsi dolním obvodem zařízení. Tato možnost je povolena v oblastech:

• bez podzemní vody nebo s minimální úrovní jejich výskytu;
• s jamkami, ve kterých vodní značka neklesne;
• s minimálním složením soli a znečištěním;
• vybavené drenážní jímkou, schopnou přijímat od 2200 litrů vytékající vody za hodinu.

Nejlepší volbou pro zařízení voda-voda je oblast v blízkosti řeky nebo jiného vodního útvaru.

Systém voda-vzduch

Tepelná čerpadla neohřívají vzduch uvnitř místností, ale samotnou chladicí kapalinu. Může být použit pro vytápění, přípravu horké vody. Systém má několik výhod:

• instalován bez vrtání vnějšího obvodu;
• liší se ve spolehlivosti a trvanlivosti;
• účinné na podzim a na jaře.

Nevýhody čerpadel zahrnují:

• snížení COP, když teplota dosáhne +1,2 stupně;
• použití zpětného chodu pro odmrazování venkovní jednotky.

Stanice nejsou jediným prostředkem k výrobě tepla. Fungují ve spojení s topným kotlem.

Systém vzduch-vzduch

Zařízení vzduch-vzduch přijímají tepelnou energii z pouličních vzdušných hmot. Navenek se podobají klimatizacím, ale mohou pracovat při nízkých teplotách. Studený vzduch se zahřívá v kondenzátoru. Mezi výhody VT patří:

• cena srovnatelná s cenou klimatizačního zařízení;
• rychlá instalace;
• žádné riziko úniku tepelných nosičů.

Mezi nevýhody systémů:

• schopnost pracovat pouze při teplotách až -20 stupňů;
• nutnost instalace zvláštní jednotky uvnitř každé místnosti;
• nedostatek podmínek pro horkou vodu.

Tepelné zařízení „vzduch-vzduch“ lze použít k dodatečnému vytápění chalupy nebo venkovského domu.

Kritéria výběru systému

Před nákupem tepelného čerpadla je třeba zvážit:

• Náklady na uspořádání systému. Chcete-li připojit VT v Moskvě, budete muset položit vodorovný obrys. Vykopává se jáma (10 tisíc rublů / směna za pronájem rypadla), poté se připravuje práce (5 tisíc rublů). Studna stojí 1 000 rublů / mp, přičemž se bere v úvahu instalace a vázání sondy. Aby systém správně fungoval, potřebujete 350 m okruhu nebo 350 tisíc rublů.
• Spotřeba energie. 9 kW VT spotřebovává 2,7 kWh elektřiny, což je levnější než podobný elektrický kotel.
• Návratnost. Alternativní topení s ohledem na náklady na instalaci a spotřebu elektřiny se vyplatí po 3 letech.
• Klimatické podmínky regionu bydliště. VT jsou neúčinné v oblastech s mrazivými zimami. Nebudou schopni zachytit správné množství tepla z půdy, vzduchu nebo vody.
• Napájení zařízení. Majitel jednopatrového domu o rozměrech 10x10 čtverců by měl provádět výpočty na základě: maximální záporné teploty (-20 stupňů); teplotní rozdíly na ulici a v místnosti (20 - 20 = 40); tepelné ztráty stěn (cihla - 13,5 kW). Asi 50% by se mělo přidat k poslednímu indikátoru minimálního výkonu.
• Kapacita zásobníku. Při 3 spuštěních čerpadla je zapotřebí 30 litrů vody, s 5 spuštěními - 20 litrů.

Při výběru zařízení se bere v úvahu stav domu a vlastnosti oblasti, kde se nachází.

Výhody a nevýhody

Vytápění komunikace s tepelným čerpadlem má několik výhod:

• úspora energie: při průtoku 1 kW / h se získá teplo 4 kW / h;
• snížení nákladů na opravu systému;
• univerzálnost - vhodná pro instalaci v regionech bez plynovodů, vedení, as bude pracovat ze vzduchu, půdy nebo vody;
• plná automatizace systému - v případě dlouhodobé nepřítomnosti může majitel nastavit konstantní teplotní režim +10 stupňů;
• ekologická bezpečnost - neprodukuje oxidy, kyseliny a sloučeniny benzoové;
• žádné mimořádné situace - chladicí kapalina a součásti systému se nezahřívají na kritické teploty;
• schopnost pracovat při teplotách až -15 stupňů;
• reverzibilita - instalace chladí dům v létě, odvádějí teplo z místností a směřují do rezervního prostředí;
• dlouhodobé používání: bez větších oprav je čerpadlo používáno po dobu 25-50 let, náhradní díl kompresoru selže jednou za 15-20 let.

Nevýhody použití tepelných čerpadel zahrnují:

• finanční náklady na organizaci geotermálního systému;
• dlouhá (5-10 let) návratnost systému;
• potřeba dalšího vytápění v chladných oblastech.

Ve vytápěcích systémech podlahového vytápění je povoleno používat jednotky fan-coil, které přenášejí teplo nebo chlad do vzduchu z vody. Pokud máte staré bydlení, budete potřebovat přestavbu vytápění.

Populární výrobci tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla vyrábějí hlavně společnosti z Asie. Prvními evropskými produkty, které uvedly na trh, byly Daikin, Mitsubishi Electric a Hitach. Zařízení vyrábí také výrobci z Jižní Koreje (LG a Samsung), Číny (Midea a Gree).

Evropské značky Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus mají také úpravy ATW.

DIY tepelné čerpadlo

Vytvoření tepelného čerpadla sami je možné pouze pro vytápění malého domu.

1. Kupte si starou ledničku a demontujte ji odstraněním automatizace.
2. Vytvořte kondenzátor ze 100 l ocelové nádrže rozříznuté na polovinu. V nádrži je umístěna měděná cívka se stěnami o tloušťce 1 mm.
3. Vytvoření cívky obalením měděné trubice na plynový nebo kyslíkový válec ve stejné vzdálenosti mezi zatáčkami.
4. Cívky zajistěte provlečením drátu skrz otvory v hliníkových rozích.
5. Svařte díly nádrže.
6. Vytvořte výparník z 60-80 litrové plastové nádoby. Nainstaluje cívku a závit pro vypouštěcí a přívodní potrubí.
7. Namontujte zařízení do místnosti a přiveďte do něj 2 vzduchové kanály vyříznuté do předního křídla.
8. Pájecí měděné trubky, čerpadlo freon.
9. Proveďte spuštění a připojte konstrukci k vytápění.

Vzduch bude přiváděn přes horní kanál do mrazničky, ochlazován a přiváděn do krytu. Po zahřátí s výměníkem tepla na zadní stěně vstoupí vzduchové hmoty do místnosti.

Výsledkem práce je získání systému s uzavřenou smyčkou. Chladivo v něm cirkuluje, přičemž odebírá a přepravuje energii z výparníku do kondenzátoru. Přijatá tepelná energie má malý výkon, proto je nutné dodatečně připojit teplou podlahu nebo radiátory nízko setrvačného typu.

Teplota výstupní vody nebude vyšší než 50-60 stupňů.

Systém

Chcete-li ušetřit na nezávislé výrobě zařízení a jeho instalaci, pomůže bivalentní schéma topného systému. Zahrnuje výpočet výkonu VT na základě minimální teploty. Během roku nebude instalace fungovat na plnou kapacitu.

Nanos je v tomto případě pasivní jednotka, ke které je připojen plynový nebo pevný kotel. Obtok je s ním spojen.

Tepelná modifikace čerpadel je efektivní, ale drahé zařízení. S dlouhou dobou návratnosti budou jedinou alternativou v oblastech bez dodávek plynu.