Tepelné čerpadlo na vykurovanie domu: princíp činnosti, prehľad modelov, ich výhody a nevýhody. Ako si vybrať správne tepelné čerpadlo? Čo sú tepelné čerpadlá na vykurovanie domu?

Každý majiteľ súkromného domu sa snaží minimalizovať náklady na vykurovanie svojho domu. V tomto ohľade sú tepelné čerpadlá výrazne výhodnejšie ako iné možnosti vykurovania, poskytujú 2,5 – 4,5 kW tepla na kilowatt spotrebovanej elektriny. Druhá strana mince: na získanie lacnej energie budete musieť investovať veľa peňazí do zariadenia, najskromnejšia vykurovacia inštalácia s výkonom 10 kW bude stáť 3 500 USD. e. (vyvolávacia cena).

Jediným spôsobom, ako znížiť náklady 2-3 krát, je vyrobiť tepelné čerpadlo vlastnými rukami (skrátene HP). Zvážme niekoľko skutočných pracovných možností, ktoré zhromaždili a otestovali nadšení remeselníci v praxi. Keďže výroba komplexnej jednotky vyžaduje základné znalosti o chladiacich strojoch, začnime teóriou.

Vlastnosti a princíp činnosti TN

Ako sa tepelné čerpadlo líši od iných zariadení na vykurovanie súkromných domov:

• na rozdiel od kotlov a ohrievačov jednotka nevyrába teplo sama o sebe, ale ako klimatizácia ho presúva do vnútra budovy;
• HP sa nazýva čerpadlo, pretože „odčerpáva“ energiu zo zdrojov nekvalitného tepla – okolitého vzduchu, vody alebo pôdy;
• inštalácia je napájaná výlučne elektrickou energiou spotrebovanou kompresorom, ventilátormi, obehovými čerpadlami a riadiacou doskou;
• Prevádzka zariadenia je založená na Carnotovom cykle, ktorý sa používa vo všetkých chladiacich strojoch, napríklad klimatizáciách a split systémoch.

V režime vykurovania funguje tradičný split systém normálne pri teplotách nad mínus 5 stupňov, pri silných mrazoch účinnosť prudko klesá

Odkaz. Teplo je obsiahnuté v akejkoľvek látke, ktorej teplota je nad absolútnou nulou (mínus 273 stupňov). Moderné technológie umožňujú získavať túto energiu zo vzduchu s teplotou do -30 °C, pôdy a vody - do +2 °C.

Carnotov cyklus výmeny tepla zahŕňa pracovnú tekutinu - freónový plyn, vriaci pri teplotách pod nulou. Striedavo sa vyparuje a kondenzuje v dvoch výmenníkoch tepla, chladivo absorbuje energiu z prostredia a prenáša ju do budovy. Vo všeobecnosti je princíp činnosti tepelného čerpadla rovnaký ako pri vykurovaní:

1. V kvapalnej fáze sa freón pohybuje cez rúrky vonkajšieho výmenníka tepla výparníka, ako je znázornené na obrázku. Prijímaním tepla zo vzduchu alebo vody cez kovové steny sa chladivo ohrieva, vrie a odparuje.
2. Potom plyn vstupuje do kompresora, ktorý pumpuje tlak na vypočítanú hodnotu. Jeho úlohou je zvýšiť bod varu látky tak, aby freón kondenzoval pri vyššej teplote.
3. Prechodom cez vnútorný výmenník tepla-kondenzátor sa plyn opäť mení na kvapalinu a nahromadenú energiu odovzdáva priamo chladiacej kvapaline (vode) alebo vzduchu v miestnosti.
4. V poslednej fáze vstupuje kvapalné chladivo do zberača-odlučovača vlhkosti a potom do škrtiaceho zariadenia. Tlak látky opäť klesne, freón je pripravený prejsť druhým cyklom.

Princíp činnosti tepelného čerpadla je podobný princípu činnosti deleného systému

Poznámka. Bežné split systémy a továrenské tepelné čerpadlá majú spoločnú vlastnosť – schopnosť prenášať energiu v oboch smeroch a fungovať v 2 režimoch – vykurovanie/chladenie. Prepínanie je realizované pomocou štvorcestného reverzného ventilu, ktorý mení smer prúdenia plynu pozdĺž okruhu.

Domáce klimatizácie a tepelné čerpadlá využívajú rôzne typy termostatických ventilov, ktoré znižujú tlak chladiva pred výparníkom. V split systémoch pre domácnosť zohráva úlohu regulátora jednoduché kapilárne zariadenie, čerpadlá sú vybavené drahým termostatickým ventilom (TRV).

Upozorňujeme, že vyššie uvedený cyklus sa vyskytuje vo všetkých typoch tepelných čerpadiel. Rozdiel spočíva v spôsoboch dodávky/odvodu tepla, ktoré uvedieme nižšie.

Typy škrtiacich ventilov: kapilárna trubica (foto vľavo) a termostatický ventil (TRV)

Typy inštalácií

Podľa všeobecne uznávanej klasifikácie sa tepelné čerpadlá delia na typy podľa zdroja prijímanej energie a typu chladiva, do ktorého sa prenáša:

Odkaz. Typy tepelných čerpadiel sú uvedené v poradí podľa zvyšujúcich sa nákladov na zariadenia spolu s inštaláciou. Vzduchové elektrárne sú najlacnejšie, geotermálne sú drahé.

Hlavným parametrom charakterizujúcim tepelné čerpadlo na vykurovanie domu je koeficient účinnosti COP, ktorý sa rovná pomeru medzi prijatou a vydanou energiou. Napríklad relatívne lacné ohrievače vzduchu sa nemôžu pochváliť vysokým COP - 2,5...3,5. Vysvetlime si to: po spotrebovaní 1 kW elektriny dodáva inštalácia do domu 2,5 – 3,5 kW tepla.

Spôsoby zberu tepla z vodných zdrojov: z jazierka (vľavo) a cez studne (vpravo)

Vodné a pôdne systémy sú efektívnejšie, ich reálny koeficient leží v rozmedzí 3...4,5. Produktivita je premenlivá hodnota, ktorá závisí od mnohých faktorov: konštrukcia okruhu výmeny tepla, hĺbka ponoru, teplota a prietok vody.

Dôležitý bod. Vodné tepelné čerpadlá nie sú schopné bez prídavných okruhov zohriať chladivo na 60-90 °C. Bežná teplota vody z tepelného čerpadla je 35...40 stupňov, tu jednoznačne vyhrávajú kotly. Preto odporúčanie výrobcov: pripojiť zariadenie na nízkoteplotné vykurovanie - voda.

Ktoré TN je lepšie zbierať

Sformulujme problém: potrebujete postaviť domáce tepelné čerpadlo s najnižšími nákladmi. Z toho vyplýva niekoľko logických záverov:

1. Inštalácia bude musieť použiť minimum drahých dielov, takže nebude možné dosiahnuť vysokú hodnotu COP. Z hľadiska koeficientu výkonu naše zariadenie stratí na továrenské modely.
2. Preto nemá zmysel vyrábať čisto vzduchové HP, je jednoduchšie ho použiť v režime vykurovania.
3. Ak chcete získať skutočné výhody, musíte vyrobiť tepelné čerpadlo vzduch-voda, voda-voda alebo postaviť geotermálnu inštaláciu. V prvom prípade môžete dosiahnuť COP okolo 2-2,2, vo zvyšku môžete dosiahnuť 3-3,5.
4. Bez okruhov podlahového vykurovania sa nezaobíde. Chladiaca kvapalina zahriata na 30-35 stupňov je nekompatibilná so sieťou chladiča, s výnimkou južných oblastí.

Položenie vonkajšieho okruhu TČ do zásobníka

Komentujte. Výrobcovia tvrdia: invertorový split systém funguje pri teplotách na ulici mínus 15-30 °C. V skutočnosti je účinnosť vykurovania výrazne znížená. Podľa majiteľov domov v mrazivých dňoch vnútorná jednotka dodáva sotva teplý prúd vzduchu.

Na implementáciu vodnej verzie HP sú potrebné určité podmienky (voliteľné):

• jazierko 25-50 m od domu, pri väčšej vzdialenosti sa výrazne zvýši spotreba elektriny vďaka výkonnému obehovému čerpadlu;
• studňa alebo studňa s dostatočnou zásobou (debetnou) vodou a miestom na odvodnenie (jama, druhá studňa, drenážna priekopa, kanalizácia);
• prefabrikovaná kanalizácia (ak vás do nej nechajú nabúrať).

Prietok podzemnej vody sa dá ľahko vypočítať. V procese odoberania tepla im domáce tepelné čerpadlo zníži teplotu o 4-5 °C, odtiaľ sa objem prietoku určuje cez tepelnú kapacitu vody. Na získanie 1 kW tepla (teplotu vody delta berieme 5 stupňov) potrebujete tepelným čerpadlom prehnať za hodinu asi 170 litrov.

Vykurovanie domu s rozlohou 100 m² bude vyžadovať výkon 10 kW a spotrebu vody 1,7 tony za hodinu - pôsobivý objem. Podobné tepelné čerpadlo je vhodné pre malý vidiecky dom s rozlohou 30-40 m², najlepšie izolovaný.

Metódy výberu tepla z geotermálnych tepelných čerpadiel

Zostavenie geotermálneho systému je uskutočniteľnejšie, aj keď je tento proces dosť náročný na prácu. Okamžite odmietame možnosť položiť potrubie vodorovne na ploche v hĺbke 1,5 m - budete musieť celú plochu odhrabať alebo zaplatiť peniaze za služby zemných zariadení. Spôsob vŕtania studní je oveľa jednoduchší a lacnejší na realizáciu, prakticky bez narušenia krajiny.

Najjednoduchšie tepelné čerpadlo z okennej klimatizácie

Ako asi tušíte, na výrobu tepelného čerpadla voda-vzduch budete potrebovať okenný chladič v prevádzkovom stave. Je veľmi vhodné kúpiť model vybavený spätným ventilom a schopným vykurovania, inak budete musieť prerobiť freónový okruh.

Poradenstvo. Pri kúpe použitej klimatizácie venujte pozornosť typovému štítku, na ktorom sú uvedené technické vlastnosti domáceho spotrebiča. Parameter, ktorý vás zaujíma, je (uvádzaný v kilowattoch alebo britských tepelných jednotkách - BTU).

Vykurovací výkon zariadenia je väčší ako chladiaci výkon a rovná sa súčtu dvoch parametrov – výkon plus teplo generované kompresorom

Pri troche šťastia nebudete musieť ani uvoľniť freón a prespájkovať rúrky. Ako premeniť klimatizáciu na tepelné čerpadlo:

Odporúčanie. Ak nie je možné umiestniť výmenník tepla do nádrže bez poškodenia freónových vedení, skúste odsať plyn a odrežte rúrky na požadovaných miestach (smerom od výparníka). Po zostavení jednotky výmeny tepla vody bude musieť byť okruh spájkovaný a naplnený freónom. Množstvo chladiva je uvedené aj na štítku.

Teraz už zostáva len spustiť podomácky vyrobený HP a upraviť prietok vody, čím sa dosiahne maximálna účinnosť. Vezmite prosím na vedomie: improvizovaný ohrievač používa úplne továrenskú „náplň“, práve ste presunuli radiátor zo vzduchu do kvapaliny. Ako systém funguje naživo, pozrite si video majstra remeselníka:

Realizácia geotermálnej inštalácie

Ak vám predchádzajúca možnosť umožňuje dosiahnuť približne dvojnásobné úspory, potom aj domáci zemný okruh poskytne COP v oblasti 3 (tri kilowatty tepla na 1 kW spotrebovanej elektriny). Pravda, výrazne sa zvýšia aj finančné a mzdové náklady.

Aj keď na internete bolo publikovaných veľa príkladov montáže takýchto zariadení, neexistuje univerzálny návod s výkresmi. Ponúkneme pracovnú verziu, zostavenú a odskúšanú skutočným domácim majstrom, aj keď veľa vecí bude treba premyslieť a dokončiť samostatne – je ťažké dať všetky informácie o tepelných čerpadlách do jednej publikácie.

Výpočet pôdneho okruhu a čerpadiel výmenníkov tepla

Podľa vlastných odporúčaní začneme počítať geotermálne čerpadlo s vertikálnymi sondami v tvare U umiestnenými v studniach. Je potrebné zistiť celkovú dĺžku vonkajšieho obrysu a potom hĺbku a počet zvislých šácht.

Počiatočné údaje pre príklad: potrebujete vykurovať súkromný izolovaný dom s rozlohou 80 m² a výškou stropu 2,8 m, ktorý sa nachádza v strednej zóne. Nebudeme míňať na vykurovanie, potrebu tepla určíme podľa plochy s prihliadnutím na tepelnú izoláciu - 7 kW.

Ak je to žiaduce, môžete usporiadať horizontálny kolektor, ale potom budete musieť prideliť veľkú plochu na výkopové práce

Dôležité objasnenie. Inžinierske výpočty tepelných čerpadiel sú pomerne zložité a vyžadujú si vysokokvalifikovaných odborníkov, tejto téme sú venované celé knihy. Článok poskytuje zjednodušené výpočty prevzaté z praktických skúseností staviteľov a remeselníkov, ktorí milujú domáce výrobky.

Intenzita výmeny tepla medzi zemou a nemrznúcou kvapalinou cirkulujúcou pozdĺž okruhu závisí od typu pôdy:

• 1 lineárny meter vertikálnej sondy ponorenej do podzemnej vody dostane asi 80 W tepla;
• v skalnatých pôdach bude odvod tepla asi 70 W/m;
• ílovité pôdy nasýtené vlhkosťou dodajú približne 50 W na 1 m kolektora;
• suché horniny – 20 W/m.

Odkaz. Vertikálna sonda pozostáva z 2 slučiek rúr spustených na dno studne a vyplnených betónom.

Príklad výpočtu dĺžky potrubia. Na vyťaženie potrebných 7 kW tepelnej energie zo surovej ílovej horniny budete potrebovať 7000 W delené 50 W/m, dostaneme celkovú hĺbku sondy 140 m. Teraz je potrubie rozvedené do vrtov hlbokých 20 m, ktoré môžete vŕtať vlastnými rukami. Spolu 7 vrtov pre 2 teplovýmenné slučky, celková dĺžka potrubia je 7 x 20 x 4 = 560 m.

Ďalším krokom je výpočet teplovýmennej plochy výparníka a kondenzátora. Rôzne internetové zdroje a fóra ponúkajú určité vzorce výpočtu, ktoré sú vo väčšine prípadov nesprávne. Nedovolíme si odporúčať takéto metódy a zavádzať vás, ale ponúkneme prefíkanú možnosť:

1. Obráťte sa na ktoréhokoľvek známeho výrobcu doskových výmenníkov tepla, napríklad Alfa Laval, Kaori, Anvitek atď. Môžete ísť na oficiálnu webovú stránku značky.
2. Vyplňte formulár na výber výmenníka alebo zavolajte manažérovi a objednajte si výber jednotky s uvedením parametrov média (nemrznúca zmes, freón) - vstupné a výstupné teploty, tepelné zaťaženie.
3. Špecialista spoločnosti urobí potrebné výpočty a ponúkne vhodný model výmenníka tepla. Medzi jeho charakteristikami nájdete hlavnú - plochu výmeny.

Doskové jednotky sú veľmi účinné, ale drahé (200-500 eur). Lacnejšie je zostaviť rúrkový výmenník tepla z medenej rúrky s vonkajším priemerom 9,5 alebo 12,7 mm. Vynásobte údaj udaný výrobcom bezpečnostným faktorom 1,1 a vydeľte obvodom potrubia, aby ste získali metráž.

Doskový výmenník tepla z nehrdzavejúcej ocele je ideálnou možnosťou výparníka, je efektívny a zaberá málo miesta. Problémom je vysoká cena produktu

Príklad. Teplovýmenná plocha navrhovanej jednotky bola 0,9 m². Po výbere ½” medenej rúrky s priemerom 12,7 mm vypočítame obvod v metroch: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Určite celkovú metráž: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.

Vybavenie a materiály

Budúce tepelné čerpadlo sa navrhuje postaviť na báze vonkajšej jednotky deleného systému vhodného výkonu (uvedené na štítku). Prečo je lepšie použiť použitú klimatizáciu:

• zariadenie je už vybavené všetkými komponentmi - kompresor, škrtiaca klapka, prijímač a štartovacia elektrika;
• domáce výmenníky tepla môžu byť umiestnené v tele chladiaceho stroja;
• K dispozícii sú pohodlné servisné porty na dopĺňanie freónu.

Poznámka. Používatelia, ktorí sú oboznámení s témou, vyberajú zariadenie samostatne - kompresor, expanzný ventil, regulátor atď. Ak máte skúsenosti a znalosti, takýto prístup je len vítaný.

Je nepraktické zostaviť HP na základe starej chladničky - výkon jednotky je príliš nízky. V najlepšom prípade bude možné „vyžmýkať“ až 1 kW tepla, čo stačí na vykúrenie jednej malej miestnosti.

Okrem externej delenej jednotky budete potrebovať nasledujúce materiály:

• HDPE potrubie Ø20 mm - do uzemňovacieho okruhu;
• polyetylénové armatúry na montáž kolektorov a pripojenie k výmenníkom tepla;
• obehové čerpadlá – 2 ks;
• tlakomery, teplomery;
• kvalitná hadica na vodu alebo HDPE rúrka s priemerom 25-32 mm pre plášť výparníka a kondenzátora;
• medená rúrka Ø9,5-12,7 mm s hrúbkou steny najmenej 1 mm;
• izolácia potrubí a freónových vedení;
• súprava na utesnenie vykurovacích káblov uložených vo vnútri prívodu vody (potrebné na utesnenie koncov medených rúrok).

Sada priechodiek pre hermetický vstup medenej rúrky

Ako externé chladivo sa používa soľný roztok vody alebo nemrznúcej zmesi na ohrev – etylénglykol. Budete tiež potrebovať zásobu freónu, ktorého značka je uvedená na typovom štítku deleného systému.

Montáž bloku výmenníka tepla

Pred začatím inštalačných prác je potrebné demontovať vonkajší modul - odstráňte všetky kryty, odstráňte ventilátor a veľký štandardný radiátor. Ak neplánujete použiť čerpadlo ako chladiacu kvapalinu, odpojte solenoid, ktorý ovláda spätný ventil. Snímače teploty a tlaku musia byť zachované.

Postup montáže hlavnej jednotky VT:

1. Vytvorte kondenzátor a výparník vložením medenej rúrky do hadice s odhadovanou dĺžkou. Na koncoch nainštalujte T-kusy na pripojenie uzemňovacieho a vykurovacieho okruhu, utesnite vyčnievajúce medené rúrky pomocou špeciálnej súpravy pre vykurovací kábel.
   
2. Pomocou kusu plastovej rúrky Ø150-250 mm ako jadra naviňte domáce dvojrúrkové obvody a nasmerujte konce správnym smerom, ako je uvedené nižšie vo videu.
3. Umiestnite a zaistite oba rúrkové výmenníky tepla na miesto štandardného radiátora, prispájkujte medené rúrky k príslušným svorkám. K servisným portom je lepšie pripojiť „horúci“ výmenník tepla-kondenzátor.
   
4. Nainštalujte továrenské snímače, ktoré merajú teplotu chladiacej kvapaliny. Izolujte holé časti rúr a samotné zariadenia na výmenu tepla.
5. Na vodovodné potrubie umiestnite teplomery a tlakomery.

Poradenstvo. Ak plánujete inštalovať hlavnú jednotku vonku, musíte urobiť opatrenia, aby ste zabránili stuhnutiu oleja v kompresore. Zakúpte a nainštalujte zimnú súpravu na ohrev elektrickej olejovej vane.

Na tematických fórach existuje ďalší spôsob výroby výparníka - medená rúrka je navinutá do špirály a potom vložená do uzavretej nádoby (nádrž alebo sud). Možnosť je celkom rozumná s veľkým počtom otáčok, keď sa vypočítaný výmenník tepla jednoducho nezmestí do krytu klimatizácie.

Konštrukcia obrysu pôdy

V tejto fáze sa vykonávajú jednoduché, ale prácne výkopové práce a umiestňovanie sond do vrtov. Posledné možno vykonať ručne alebo pomocou vŕtačky. Vzdialenosť medzi susednými studňami je minimálne 5 m. Ďalší pracovný poriadok:

1. Vykopajte plytkú priekopu medzi vrtmi na položenie prívodných potrubí.
2. Do každého otvoru umiestnite 2 slučky polyetylénových rúrok a vyplňte otvory betónom.
3. Priveďte vedenia do miesta pripojenia a namontujte spoločný rozdeľovač pomocou tvaroviek z HDPE.
4. Izolujte potrubia uložené v zemi a naplňte ich zeminou.

Vľavo na fotografii spúšťanie sondy do plastovej pažnicovej rúry, vpravo kladenie prípojok do výkopu

Dôležitý bod. Pred betonážou a zásypom nezabudnite skontrolovať tesnosť okruhu. Napríklad pripojte vzduchový kompresor k rozdeľovaču, napumpujte tlak 3-4 bary a nechajte niekoľko hodín pôsobiť.

Pri pripájaní diaľnic postupujte podľa schémy uvedenej nižšie. Pri plnení systému soľankou alebo etylénglykolom budú potrebné ohyby s kohútikmi. Zaveďte dve hlavné rúrky z kolektora do tepelného čerpadla a pripojte ich k „studenému“ výmenníku tepla výparníka.

Vetracie otvory musia byť inštalované v najvyšších bodoch oboch vodných okruhov, nie sú znázornené na schéme.

Nezabudnite nainštalovať čerpaciu jednotku zodpovednú za cirkuláciu kvapaliny, smer prúdenia je smerom k freónu vo výparníku. Médiá prechádzajúce cez kondenzátor a výparník sa musia pohybovať smerom k sebe. Ako správne vyplniť studené bočné čiary, pozrite si video:

Podobným spôsobom je kondenzátor pripojený k systému podlahového vykurovania domu. Zmiešavaciu jednotku s trojcestným ventilom nie je potrebné inštalovať z dôvodu nízkej teploty na prívode. Ak potrebujete skombinovať transformátor s inými zdrojmi tepla (solárne kolektory, kotly), použite viacero svoriek.

Doplnenie paliva a spustenie systému

Po inštalácii a pripojení jednotky k elektrickej sieti začína dôležitá etapa - naplnenie systému chladivom. Tu čaká úskalia: neviete, koľko freónu musíte nabiť, pretože objem hlavného okruhu sa výrazne zvýšil v dôsledku inštalácie domáceho kondenzátora s výparníkom.

Problém je riešený spôsobom plnenia na základe tlaku a teploty prehriatia chladiva meranej na vstupe kompresora (tam je privádzaný freón v plynnom stave). Podrobné pokyny na vyplnenie metódy merania teploty sú uvedené v.

Druhá časť videa popisuje, ako naplniť systém freónom R22 na základe tlaku a teploty prehriatia chladiva:

Po dokončení tankovania zapnite obe obehové čerpadlá na prvú rýchlosť a spustite kompresor. Monitorujte teplotu soľného roztoku a vnútorného chladiva pomocou teplomerov. Počas fázy zahrievania môže dôjsť k zamrznutiu vedenia s chladivom a následne k roztopeniu námrazy.

Záver

Výroba a prevádzka geotermálneho tepelného čerpadla vlastnými rukami je veľmi náročná. Pravdepodobne to bude vyžadovať opakované vylepšenia, opravy chýb a vylepšenia. Väčšina problémov s podomácky vyrobenými tepelnými čerpadlami sa spravidla vyskytuje v dôsledku nesprávnej montáže alebo plnenia hlavného okruhu výmenníka tepla. Ak jednotka okamžite zlyhá (automatický bezpečnostný systém sa spustil) alebo nezohrieva chladiacu kvapalinu, stojí za to zavolať technika chladiaceho zariadenia - vykoná diagnostiku a upozorní na chyby.

Od staroveku si ľudstvo „zvyklo“ využívať dostupné prírodné zdroje. energetické zdroje, ktoré jednoducho sa spália na výrobu tepla alebo na premenu na iné formy energie. Ľudia sa naučili využívať aj skrytý potenciál vodných tokov – začínali od vodných mlynov a dostali sa až k výkonným vodným elektrárňam. Čo sa však pred sto rokmi zdalo úplne postačujúce, dnes už nedokáže uspokojiť potreby rastúcej populácie Zeme.

Po prvé, prírodné „zásobníky“ stále nie sú bezodné a ťažba energetických zdrojov je z roka na rok ťažšia a sťahuje sa do ťažko dostupných oblastí alebo dokonca k morským šelfom. Po druhé, spaľovanie prírodných surovín je vždy spojené s emisiami splodín horenia do atmosféry, čo pri súčasných enormných objemoch takýchto emisií už priviedlo planétu na pokraj ekologickej katastrofy. Energia z vodných elektrární nestačí a narušenie hydrologickej bilancie riek so sebou prináša aj mnohé negatívne dôsledky. Jadrová energia, ktorá bola kedysi považovaná za „všeliek“, po mnohých významných katastrofách spôsobených človekom, vyvoláva množstvo otázok a v mnohých regiónoch planéty je výstavba jadrových elektrární jednoducho zakázaná zákonom.

Existujú však aj iné, prakticky nevyčerpateľné zdroje energie, ktoré sa začali vo veľkej miere využívať pomerne nedávno. Moderné technológie umožnili na výrobu elektriny alebo tepla veľmi efektívne využiť energiu vetra, slnečného žiarenia, prílivu a odlivu oceánu atď. Jedným z alternatívnych zdrojov je tepelná energia zemského vnútra, nádrží a atmosféry. Práve na využívaní takýchto zdrojov je založená prevádzka tepelných čerpadiel. U nás je takéto zariadenie stále zaradené do kategórie „exotických noviniek“ a zároveň si takto vykuruje svoje domovy aj mnohí európski obyvatelia – napríklad vo Švajčiarsku či v škandinávskych krajinách počet domov s podobnými systémami prekročila 50 %. Tento typ výroby tepla sa v Rusku postupne začína praktizovať, hoci ceny za nákup high-tech zariadenia stále vyzerajú veľmi desivo. No ako vždy sa nájdu remeselníci-nadšenci, ktorí prejavia svoju kreativitu a tepelné čerpadlá zostavia vlastnými rukami.

Cieľom publikácie je umožniť čitateľovi bližšie sa oboznámiť s princípom činnosti a základným vyhotovením tepelných čerpadiel a dozvedieť sa o ich výhodách a nevýhodách. Okrem toho sa bude diskutovať o úspešných skúsenostiach s vytváraním prevádzkových inštalácií samostatne.

Princíp činnosti tepelného čerpadla

Nie každý o tom premýšľal, ale okolo nás je veľa zdrojov tepla, ktoré „fungujú“ celoročne a nonstop. Napríklad aj v tých najextrémnejších mrazoch zostáva teplota pod ľadom zamrznutej nádrže stále pozitívna. Obrázok je rovnaký, keď ideme hlbšie do pôdy – pod hranicou mrazu je teplota takmer vždy stabilná a približne rovná ročnému priemeru charakteristickému pre túto oblasť. Vzduch nesie aj značný tepelný potenciál.

Možno niekoho zmiatajú zdanlivo nízke teploty vody, pôdy či vzduchu. Áno, patria k nízkopotenciálnym zdrojom energie, ale ich hlavným „trumfom“ je stabilita a moderné technológie založené na zákonoch termofyziky umožňujú premeniť aj nepatrný rozdiel na potrebné vykurovanie. A musíte súhlasiť, keď je mráz vonku v zime 20 stupňov a pôda pod úrovňou mrazu je 5 ÷ 7 stupňov, potom je taký rozdiel amplitúdy už celkom slušný.

Práve táto vlastnosť kontinuálnej dodávky nízkopotenciálnej energie je zakomponovaná do okruhu tepelného čerpadla. Táto jednotka je v podstate zariadením, ktoré „čerpá“ a „koncentruje“ teplo odoberané z nevyčerpateľného zdroja.

Môžete nakresliť nejakú analógiu so známou chladničkou. Výrobky, ktoré sú v nej umiestnené na chladenie a skladovanie a vzduch, ktorý vstupuje do komory pri otvorení dverí, tiež nemajú veľmi vysokú teplotu. Ak sa však dotknete mriežky na výmenu tepla kondenzátora na zadnej stene chladničky, je buď veľmi teplá, alebo dokonca horúca.

Prototypom tepelného čerpadla je známa chladnička, ktorej kondenzačná mriežka sa počas prevádzky zahrieva.

Prečo teda nevyužiť tento princíp na ohrev chladiacej kvapaliny? Prirovnanie s chladničkou samozrejme nie je priame - neexistuje stabilný externý zdroj tepla a väčšina energie sa míňa. Ale v prípade tepelného čerpadla je možné takýto zdroj nájsť (usporiadať) a potom sa ukáže ako „chladnička v opačnom smere“ - hlavné zameranie jednotky bude práve na získavanie tepla.

Na akom princípe to funguje?

Ide o systém troch okruhov, cez ktoré cirkulujú chladiace kvapaliny.

• Samotné teleso tepelného čerpadla (položka 1) obsahuje dva výmenníky tepla (položka 4 a 8), kompresor (položka 7), chladiaci okruh (položka 5) a nastavovacie a ovládacie zariadenia.
• Prvý okruh (položka 1) s vlastným obehovým čerpadlom (položka 2) je umiestnený (ponorený) v zdroji nízkokvalitného tepla (ich štruktúra bude popísaná nižšie). Príjem tepelnej energie z externého neprerušovaného zdroja (znázornený širokou ružovou šípkou), zahriatie len o niekoľko stupňov (zvyčajne pri použití sond alebo kolektorov v pôde alebo vode - až 4 ÷ 6 ° S), vstupuje cirkulujúca chladiaca kvapalina výmenník tepla-výparník(poz. 4). Tu dochádza k primárnemu prenosu tepla prijatého zvonku.
• Chladivo použité vo vnútornom okruhu čerpadla (položka 5) má extrémne nízky bod varu. Typicky sa tu používa niektorý z moderných, ekologických freónov alebo oxid uhličitý (v podstate skvapalnený oxid uhličitý). Na vstup do výparníka (poz. 6) sa približuje v kvapalnom stave, pri zníženom tlaku - to zabezpečuje nastaviteľná škrtiaca klapka (poz. 10). Špeciálny tvar prívodu kapilárneho typu a tvar výparníka prispievajú k takmer okamžitému prechodu chladiva do plynného stavu. Podľa fyzikálnych zákonov je vyparovanie vždy sprevádzané náhlym ochladením a absorpciou okolitého tepla. Keďže táto časť vnútorného okruhu je umiestnená v rovnakom výmenníku tepla ako prvý okruh, freón odoberá tepelnú energiu chladiacej kvapaline a súčasne ju chladí (široká oranžová šípka). Ochladené chladivo ďalej cirkuluje a opäť získava tepelnú energiu z externého zdroja.
• Chladivo, už v plynnom stave, odovzdávajúc mu odovzdané teplo, vstupuje do kompresora (pozícia 7), kde pod vplyvom kompresie jeho teplota prudko stúpa. Ďalej vstupuje do ďalšieho výmenníka tepla (položka 8), v ktorom je umiestnený kondenzátor a potrubia tretieho okruhu tepelného čerpadla. (poz. 11).
• Tu dochádza k úplne opačnému procesu - chladivo kondenzuje, prechádza do kvapalného stavu, pričom odovzdáva svoje teplo chladiacej kvapaline tretieho okruhu. Ďalej v kvapalnom stave pri vysokom tlaku prechádza cez škrtiacu klapku, kde tlak klesá a cyklus fyzikálnych premien stavu agregácie chladiva sa znova a znova opakuje.
• Teraz prejdite na tretí okruh (položka 11) tepelného čerpadla. Prijíma tepelnú energiu z chladiva ohriateho kompresiou (široká červená šípka) cez výmenník tepla (položka 8). Tento okruh má vlastné obehové čerpadlo (položka 12), ktoré zabezpečuje pohyb chladiacej kvapaliny cez vykurovacie potrubia. Oveľa rozumnejšie je však použiť akumulačnú, starostlivo izolovanú vyrovnávaciu nádrž (položka 13), v ktorej sa bude akumulovať odovzdané teplo. Akumulovaná zásoba tepelnej energie sa využíva pre potreby vykurovania a zásobovania teplou vodou, pričom sa spotrebúva postupne podľa potreby. Toto opatrenie umožňuje poistiť sa pre prípad výpadku elektriny alebo využiť lacnejšiu nočnú tarifu za elektrinu potrebnú na prevádzku tepelného čerpadla.

Ak je nainštalovaná vyrovnávacia nádrž, potom je k nej už pripojený vykurovací okruh (poz. 14) s vlastným obehovým čerpadlom (poz. 15), ktorý zabezpečuje pohyb chladiacej kvapaliny potrubím systému (poz. 16). Ako už bolo spomenuté, môže existovať druhý okruh, ktorý zabezpečuje teplú vodu pre domáce potreby.

Tepelné čerpadlo nemôže fungovať bez napájania - je potrebné pre chod kompresora (široká zelená šípka), elektrickú energiu spotrebúvajú aj obehové čerpadlá vo vonkajších okruhoch. Ako však vývojári a výrobcovia tepelných čerpadiel ubezpečujú, spotreba elektriny nie je porovnateľná s výsledným „objemom“ tepelnej energie. Pri správnej montáži a optimálnych prevádzkových podmienkach sa teda často hovorí o účinnosti 300 a viac percent, to znamená, že s jedným spotrebovaným kilowattom elektriny dokáže tepelné čerpadlo „nadmieru“ vyrobiť 4 kilowatty tepelnej energie.

V skutočnosti je takéto tvrdenie o účinnosti trochu nesprávne. Fyzikálne zákony neboli zrušené a účinnosť nad 100% je rovnaká utópia ako „ perpetummobile“ - stroj na večný pohyb. V tomto prípade hovoríme o racionálnom využívaní elektriny na účely „čerpania“ a premeny energie pochádzajúcej z nevyčerpateľného externého zdroja. Tu je vhodnejšie použiť pojem COP (z angl "výkonnostný koeficient"), ktorý sa v ruštine častejšie nazýva „koeficient premeny tepla“. V tomto prípade skutočne možno získať hodnoty presahujúce jednu:

CO R = Qp/a, Kde:

CO R – koeficient premeny tepla;

QP– množstvo tepelnej energie prijatej spotrebiteľom;

A– práca vykonávaná kompresorovou jednotkou.

Existuje ešte jedna nuansa, na ktorú sa často jednoducho zabúda - nielen kompresor, ale aj obehové čerpadlá vo vonkajších okruhoch vyžadujú určitú spotrebu energie na normálne fungovanie čerpadla. Ich spotreba energie je, samozrejme, oveľa nižšia, ale napriek tomu sa dá vziať do úvahy, a to sa často jednoducho nerobí na marketingové účely.

Výsledné celkové množstvo tepelnej energie možno spotrebovať:

1 – optimálnym riešením je systém teplovodných podláh. Tepelné čerpadlá spravidla zabezpečujú „nárast“ teploty na úroveň približne 50 ÷ 60 ° S– to stačí na ohrev podlahy.

2 - zásobovanie teplou vodou v domácnosti. Zvyčajne v systémoch TÚV sa teplota udržiava na tejto úrovni - asi 45 ÷ 55 ° C.

3 – ale pre klasické radiátory takéto vykurovanie jednoznačne stačiť nebude. Riešením je zvýšenie počtu sekcií alebo použitie špeciálnych nízkoteplotných radiátorov. Vykurovacie zariadenia konvekčného typu tiež pomôžu vyriešiť problém.

4 – jednou z najdôležitejších výhod tepelných čerpadiel je možnosť prepnúť ich do „opačného“ prevádzkového režimu. V lete môže takáto jednotka plniť funkciu klimatizácie – odoberať teplo z priestorov a odovzdávať ho do zeme alebo zásobníka.

Zdroje nízkopotenciálnej energie

Aké zdroje nízkopotenciálnej energie môžu tepelné čerpadlá využívať? Túto úlohu môžu zohrávať horniny, pôda v rôznych hĺbkach, voda z prírodných nádrží alebo podzemných kolektorov, atmosférické vzduchu alebo prúdy teplého vzduchu odvádzané z budov alebo priemyselných technologických komplexov.

A. Využitie tepelnej energie pôdy

Ako už bolo spomenuté, pod úrovňou zamŕzania pôdy charakteristickou pre daný región je teplota pôdy stabilná počas celého roka. Toto sa používa na prevádzku tepelných čerpadiel podľa schémy „pôda-voda“.

Schematický diagram získavania energie „pôda - voda“

Na vytvorenie takéhoto systému sú pripravené špeciálne povrchové tepelné polia, v ktorých sú vrchné vrstvy pôdy odstránené do hĺbky asi 1,2 ÷ 1, 5 metrov V nich sú uložené obrysy z plastových alebo kovoplastových rúr s priemerom spravidla 40 mm. Účinnosť odvodu tepelnej energie závisí od miestnych klimatických podmienok a celkovej dĺžky vytvoreného okruhu.

Približne pre stredné Rusko je možné pracovať s nasledujúcimi vzťahmi:

• Suché piesčité pôdy - 10 W energie na lineárny meter potrubia.
• Suché hlinité pôdy – 20 W/m.
• Mokré hlinité pôdy – 25 W/m.
• Ílovitá hornina s vysokou spodnou vodou – 35 W/m.

Napriek zjavnej jednoduchosti takéhoto prenosu tepla nie je táto metóda v žiadnom prípade vždy optimálnym riešením. Faktom je, že ide o veľmi významné objemy výkopových prác. To, čo na diagrame vyzerá jednoducho, je v praxi oveľa komplikovanejšie. Posúďte sami – na „odstránenie“ čo i len 10 kWt tepelnej energie z podzemného okruhu na ílovitej pôde bude potrebných asi 400 metrov potrubia. Ak vezmeme do úvahy aj záväzné pravidlo, že medzi otáčkami okruhu musí byť interval nie menší ako 1, 2 metrov, potom na inštaláciu budete potrebovať pozemok 4 akrov (20 × 20 metrov).

Položenie poľa na extrakciu tepla zo zeme je mimoriadne rozsiahla a pracovne náročná úloha

Po prvé, nie každý má možnosť prideliť takéto územie. Po druhé, v tejto oblasti sú úplne vylúčené akékoľvek budovy, pretože existuje vysoká pravdepodobnosť poškodenia obrysu. A po tretie, extrakcia tepla zo zeme, najmä ak sa výpočty vykonávajú zle, nemusí prejsť bez stopy. Nedá sa vylúčiť efekt podchladenia oblasti, kedy letné horúčavy nedokážu úplne obnoviť teplotnú rovnováhu v hĺbke okruhu. To môže negatívne ovplyvniť biologickú rovnováhu v povrchových vrstvách pôdy a v dôsledku toho niektoré rastliny jednoducho nebudú rásť v podchladenej oblasti - akýsi lokálny efekt „doby ľadovej“.

B. Tepelná energia z vrtov

Dokonca aj malá veľkosť lokality nebude prekážkou pri organizovaní poskytovania tepelnej energie z vŕtanej studne.

Ako zdroj tepla nízkej kvality - hlboká studňa

Teplota pôdy sa stáva stabilnejšou až s rastúcou hĺbkou a v hĺbkach nad 15 — 20 metrov je pevne na 10-stupňovej značke, pričom sa zvyšuje o dva až tri stupne na každých 100 m ponoru. Navyše je táto hodnota absolútne nezávislá od ročného obdobia alebo rozmarov počasia, čo robí studňu najstabilnejším a najpredvídateľnejším zdrojom tepla.

Do vrtov je spustená sonda, čo je slučka v tvare U z plastových (kovoplastových) rúrok, cez ktoré cirkuluje chladivo. Najčastejšie sa robí niekoľko vrtov s hĺbkou 40 ÷ 50 až 150 metrov, nie bližšie ako 6 m od seba, ktoré sú zapojené buď do série alebo s pripojením na spoločný kolektor. Prenos tepla pôdy s týmto usporiadaním rúr je výrazne vyšší:

• Pre suché sedimentárne horniny – 20 W/m.
• Skalnaté pôdne vrstvy alebo vodou nasýtené sedimentárne horniny – 50 W/m.
• Pevné horniny s vysokou tepelnou vodivosťou - 70 W/m.
• Ak budete mať šťastie a narazíte na podzemnú vodonosnú vrstvu - asi 80 W / m.

Ak nie je dostatok miesta alebo ak je hĺbkové vŕtanie náročné kvôli vlastnostiam pôdy, je možné vyvŕtať niekoľko šikmých otvorov pomocou nosníkov z jedného bodu.

Mimochodom, ak je studňa umiestnená vo vodonosnej vrstve so stabilným prietokom, potom sa niekedy používa otvorený primárny okruh výmeny tepla. V tomto prípade sa voda čerpá z hĺbky čerpadlom, zúčastňuje sa výmeny tepla a potom sa ochladená vypúšťa do druhej studne toho istého horizontu, sa nachádza naistý vzdialenosť od prvého (tá sa počíta pri návrhu systému). Súčasne je možné organizovať príjem vody pre domáce potreby.

Hlavnou nevýhodou studňovej metódy odberu tepla sú vysoké náklady na vŕtacie práce, ktoré je veľmi ťažké alebo jednoducho nemožné vykonať svojpomocne bez vhodného vybavenia. Okrem toho vŕtanie studní často vyžaduje povolenia od orgánov životného prostredia. Mimochodom, použitie priamej výmeny tepla s reverzným vypúšťaním vody do studne môže byť tiež zakázané.

Je možné vyvŕtať studňu svojpomocne?

Samozrejme, je to mimoriadne náročná úloha, existujú však technológie, ktoré vám to za určitých podmienok umožňujú.

Zistite, ako môžete v špeciálnej publikácii na našom portáli.

B. Použitie zásobníkov ako zdrojov tepla

Rybník dostatočnej hĺbky umiestnený v blízkosti domu sa môže stať dobrým zdrojom tepelnej energie. Aj v zime zostáva voda pod vrchnou ľadovou kôrou v tekutom stave a jej teplota je nad nulou – to tepelné čerpadlo potrebuje.

Približný prenos tepla z okruhu ponoreného do vody je 30 kW/m. To znamená, že na získanie výkonu 10 kW budete potrebovať okruh cca 350 m.

Takéto kolektorové okruhy sú namontované na pozemku z plastových rúr. Potom sa presunú do rybníka a ponoria sa na dno, do hlbín najmenej 2 metre, pre ktoré sú bremená viazané rýchlosťou 5 kg na 1 lineárny meter potrubia.

Potom sa vykoná tepelne izolovaný kladenie potrubí do domu a ich pripojenie k výmenník teplačerpadlo

Netreba si však myslieť, že na takéto účely je úplne vhodná akákoľvek nádrž - opäť budú potrebné veľmi zložité výpočty tepelnej techniky. Napríklad malý a nedostatočne hlboký rybník alebo plytká tichá rieka nielenže nemusia zvládnuť úlohu nepretržitého zásobovania nízkopotenciálnou energiou - môžu jednoducho zamrznúť na dno, čím zabijú všetkých obyvateľov nádrže.

Výhody vodných zdrojov tepla spočívajú v tom, že nie sú potrebné vŕtacie operácie a hlinené sú obmedzené na minimum - iba kopanie zákopov do domu na kladenie potrubí. A ako nevýhodu môžeme zaznamenať nízku dostupnosť pre väčšinu majiteľov domov jednoducho kvôli nedostatku vodných plôch v primeranej blízkosti bývania.

Mimochodom, odtoky sa často používajú na účely výmeny tepla - dokonca aj v chladnom počasí majú pomerne stabilizovanú kladnú teplotu.

D. Odber tepla zo vzduchu

Teplo na vykurovanie domu alebo na zásobovanie teplou vodou sa dá brať doslova zo vzduchu. Na tomto princípe fungujú tepelné čerpadlá vzduch-voda. vzduchu – vzduchu».

Celkovo ide o rovnakú klimatizáciu, len prepnutú do „zimného“ režimu. Účinnosť takéhoto vykurovacieho systému veľmi závisí od klimatických podmienok regiónu a rozmarov počasia. Moderné inštalácie, aj keď sú navrhnuté tak, aby fungovali aj pri veľmi nízkych teplotách (až do – 25 a niektoré dokonca až do – 40 ° S), ale koeficient premeny energie prudko klesá, ziskovosť a uskutočniteľnosť takéhoto prístupu okamžite začnú vyvolávať veľa otázok.

Takéto tepelné čerpadlo si ale vôbec nevyžaduje žiadnu prácnu prevádzku – najčastejšie sa jeho primárna teplovýmenná jednotka inštaluje buď na stenu (strechu) budovy alebo v jej tesnej blízkosti. Mimochodom, len ťažko sa dá rozoznať od vonkajšej jednotky delenej klimatizácie.

Takéto tepelné čerpadlá sa často používajú ako dodatočné zdroje tepelnej energie na vykurovanie av lete - ako generátor tepla na zásobovanie teplou vodou.

Použitie takýchto tepelných čerpadiel je plne opodstatnené na rekuperáciu - využitie sekundárneho tepla napríklad na výstupoch z vetracích šácht (kanálov). Zariadenie tak dostáva pomerne stabilný a vysokoteplotný zdroj energie - to je široko používané v priemyselných podnikoch, kde sú neustále zdroje sekundárneho tepla na jeho využitie.

V systémoch vzduch-vzduch a vzduch-voda vôbec neexistuje primárny okruh výmeny tepla. Ventilátory vytvárajú prúd vzduchu, ktorý fúka priamo na rúrky výparníka, pričom cez ne cirkuluje chladivo.

Mimochodom, existuje celý rad tepelných čerpadiel typu DX (z anglického „direct exchange“, čo znamená „priama výmena“). Aj im v podstate chýba primárny okruh. Výmena tepla so zdrojom nekvalitného tepla (v studniach resp V vrstva pôdy) prechádza priamo do medených rúrok naplnených chladivom. To je na jednej strane drahšie a náročnejšie na realizáciu, no umožňuje výrazne znížiť hĺbku vrtov (stačí jedna 30-metrová zvislá alebo niekoľko šikmých do 15 m) a celkovú plochu teplovýmenné horizontálne pole, ak sa nachádza pod vrchnou vrstvou pôdy. Podľa toho môžeme hovoriť o vyššom prepočítavacom koeficiente a celkovo o účinnosti tepelného čerpadla. Jediným problémom však je, že medené rúrky na výmenu tepla sú oveľa drahšie ako plastové a ťažšie sa inštalujú a náklady na chladivo sú oveľa vyššie ako náklady na konvenčné nemrznúce chladivo.

Ako funguje klimatizácia a je možné si ju nainštalovať sami?

Už to bolo povedané základný princípČinnosti klimatizácie a tepelného čerpadla sú prakticky „dvojčatá“, ale v „zrkadlovom obraze“.

Viac podrobností o zariadení a základných pravidlách nájdete v špeciálnej publikácii na portáli.

Video: užitočné informácie o teórii a praxi používania tepelných čerpadiel

Všeobecné výhody a nevýhody tepelných čerpadiel

V úvahách o tepelných čerpadlách teda môžeme urobiť určitú čiaru, pričom sa zameriame na ich hlavné, imaginárne a reálne, výhody a nevýhody.

A. Vysoká účinnosť a celková rentabilita tohto typu vykurovania.

To už bolo spomenuté vyššie - v dobre premyslenom a správne nainštalovanom systéme môžete pri optimálnych prevádzkových podmienkach počítať s príjmom 4 kW tepelnej energie, ktorá nahradí spotrebovaný 1 kW elektrickej energie.

To všetko bude spravodlivé iba vtedy, ak bývanie dostane izoláciu najvyššej kvality. To samozrejme platí pre akékoľvek vykurovacie systémy, len tieto „magické čísla“ 300% viac ukazujú dôležitosť spoľahlivej tepelnej izolácie.

Z hľadiska pravidelných nákladov na spotrebované zdroje energie sú tepelné čerpadlá na prvom mieste z hľadiska účinnosti, o niečo predbiehajú aj lacný sieťový plyn. Malo by sa tiež vziať do úvahy, že nie je potrebné prepravovať a skladovať zásoby paliva – ak hovoríme o kolíkoch na tuhé alebo kvapalné palivo.

B. Tepelné čerpadlo sa môže stať vysoko ekonomické hlavný zdroj vykurovania a zásobovania teplou vodou.

Aj tento problém sa už riešil. Ak dom využíva ako hlavný zdroj vnútorného vykurovania tepelné čerpadlá, potom musí takúto záťaž „utiahnuť“ tepelné čerpadlo zodpovedajúceho výkonu. Pre väčšinu bežných radiátorov bude teplota 50 ÷ 55 stupňov jednoznačne nedostatočná.

Za zmienku stoja najmä čerpadlá, ktoré odoberajú teplo zo vzduchu. Sú mimoriadne citlivé na aktuálne poveternostné podmienky. Hoci výrobcovia uvádzajú schopnosť pracovať pri -25 a dokonca -40 ° S, účinnosť prudko klesá a o nejakých 300% nemôže byť ani reči.

Rozumným riešením je vytvorenie kombinovaného vykurovacieho systému (bivalentného). Pokiaľ je výkon HP dostatočný, funguje ako hlavný zdroj tepla, v prípade nedostatočného výkonuurážlivý reálny chladné počasie - na pomoc prichádza elektrické vykurovanie, kotol na kvapalné alebo tuhé palivo, solárny kolektor atď. S plynovým zariadením sa v tomto prípade nepočíta – ak je možné využívať na vykurovanie sieťový plyn, tak potreba tepelného čerpadla vyzerá minimálne pri súčasnej úrovni cien energií veľmi pochybne.

IN. Vykurovací systém s tepelným čerpadlom nevyžaduje komín. Funguje takmer ticho.

Majitelia skutočne nebudú mať žiadne ťažkosti s usporiadaním komína. Čo sa týka tichej prevádzky, ako každý iný domáci spotrebič s určitými pohonmi je stále prítomný hluk na pozadí – z prevádzky kompresora a obehových čerpadiel. Ďalšou otázkou je, že v moderných modeloch je táto hladina hluku, keď je jednotka správne nastavená, veľmi nízka a neruší obyvateľov. Navyše asi málokomu napadne inštalovať takéto zariadenie do obývačiek.

G. Systém je úplne ekologický - nevznikajú absolútne žiadne emisie do ovzdušia, nehrozí žiadne ohrozenie obyvateľov domu.

Všetko platí najmä pre modely, ktoré používajú ako chladivo moderný freón šetrný k ozónu (napríklad R-410A).

Môžete tiež okamžite zaznamenať oheň - a odolný proti výbuchu takýto systém – neexistujú žiadne horľavé alebo horľavé látky, je vylúčená akumulácia ich výbušných koncentrácií.

D. Moderné tepelné čerpadlá sú univerzálne klimatizačné jednotky, ktoré môžu v lete fungovať na vykurovanie aj klimatizáciu.

Toto je veľmi dôležitá výhoda, ktorá majiteľom skutočne poskytuje veľa ďalšieho pohodlia.

E. Prevádzka tepelného čerpadla je plne riadená automaticky a nevyžaduje zásah používateľa. Takýto systém si na rozdiel od iných nevyžaduje pravidelnú údržbu a prevenciu.

S prvým tvrdením môžeme úplne súhlasiť, nezabúdame však spomenúť, že väčšina moderných plynových alebo elektrických vykurovacích systémov je plne automatizovaná, teda túto výhodu nemajú len tepelné čerpadlá.

Ale pri druhej otázke môžete vstúpiť do diskusie. Pravdepodobne sa žiadna z priemyselných alebo domácich vykurovacích jednotiek nezaobíde bez pravidelných kontrol a preventívnej údržby. Aj keď je spravodlivé predpokladať, že by ste sa nemali dostať do vnútorného okruhu s chladivom a automatizáciou sami, vonkajšie okruhy s nemrznúcou zmesou alebo inou chladiacou kvapalinou budú stále vyžadovať určitú účasť. To zahŕňa pravidelné čistenie (najmä vo vzduchových systémoch) a monitorovanie zloženia a hladiny chladiacej kvapaliny a kontrolu činnosti obehových čerpadiel a kontrolu stavu potrubí z hľadiska integrity a prítomnosti netesností na armatúrach a oveľa viac - v slovo, niečo, bez čoho sa nikto nezaobíde.jeden vykurovací systém. Slovom, tvrdenie o úplnej zbytočnosti údržby vyzerá prinajmenšom nepodložené.

A. Rýchla návratnosť za vykurovací systém s tepelným čerpadlom.

Táto otázka je taká kontroverzná, že si zaslúži osobitnú pozornosť.

Niektoré spoločnosti zaoberajúce sa predajom takýchto zariadení sľubujú svojim potenciálnym klientom veľmi rýchlu návratnosť prostriedkov investovaných do projektu. Uvádzajú výpočty v tabuľkách, podľa ktorých si skutočne možno vytvoriť názor, že tepelné čerpadlo je jediným prijateľným riešením, ak nie je možné do domu pretiahnuť plynovod.

Tu je jeden taký príklad:

Druhy paliva	Zemný plyn (metán)	Nasekané brezové palivové drevo	Email energie za jednotnú tarifu	Dieselové palivo	Tepelné čerpadlo (nočná tarifa)
Jednotka zásoby paliva	m³	3 m³	kW × h	liter	kW × h
Náklady na palivo s doručením, trieť	5.95	6000	3.61	36.75	0.98
Obsah kalórií v palive	38.2	4050	1	36	1
Jednotka meranie kalórií	MJ/m³	kW × h	kW × h	MJ/liter	kW × h
Účinnosť kotla, % alebo COP	92	65	99	85	450
Cena paliva, rub/MJ	0.17	0.41	1.01	1.19	0,06
Cena paliva, rub/kWh	0.61	1.48	3.65	4.29	0.22
Cena paliva, rub/GCal	708	1722	4238	4989	253
Náklady na palivo za rok, rub	24350	59257	145859	171721	8711
Životnosť zariadenia, roky	10	10	10	10	15
Približné náklady na vybavenie, rub	50000	70000	40000	100000	320000
Náklady na inštaláciu, rub	70000	30000	30000	30000	80000
Náklady na pripojenie sietí (technické podmienky, vybavenie a inštalácia), rub.	120000	0	650	0	0
Počiatočná investícia, RUB (približne)	240000	100000	70650	130000	400000
Prevádzkové náklady, rub/rok	1000	1000	0	5000	0
Druhy prevádzkových prác	údržba, čistenie fotoaparátu	čistiace komory, komíny	Výmena vykurovacích telies	čistenie komory, trysiek, výmena filtrov	Nie
Celkové výdavky za celé obdobie prevádzky (vrátane nákladov na palivo), rub.	493502	702572	1529236	1897201	530667
Celkové relatívne náklady za 1 rok prevádzky (palivo, odpisy, údržba atď.)	49350	70257	152924	189720	35378

Áno, konečný výsledok je skutočne pôsobivý, ale ide tu všetko „hladko“?

Pozornému čitateľovi ako prvému padne do oka, že tarifa elektriny pre elektrické vykurovanie je všeobecná tarifa a tepelné čerpadlo má z nejakého dôvodu zvýhodnenú nočnú tarifu. Zrejme preto, aby bol konečný rozdiel jasnejší.

Ďalej. Náklady na zariadenie tepelného čerpadla nie sú zobrazené úplne správne. Ak sa bližšie pozriete na ponuky na internete, ceny za inštalácie s výkonom okolo 7 ÷ 10 kW, ktoré možno použiť na vykurovanie, začínajú od 300 - 350 000 rubľov (vzduchové tepelné čerpadlá a nízkoenergetické inštalácie používa sa len na náklady na dodávku teplej vody o niečo menšie).

Zdalo by sa, že je všetko správne, ale „čert je v detailoch.“ Ide len o náklady na samotnú hardvérovú jednotku, ktorá nezahŕňa periférne zariadenia, obvody, sondy atď. – zbytočné. Cena len jedného kolektora (bez rúr) vyjde minimálne na 12 ÷ 15 tisíc, vrtná sonda nestojí menej. A ak pripočítate náklady na potrubia, armatúry, uzatváracie ventily a dostatočne veľké množstvo chladiacej kvapaliny, celkové množstvo rýchlo rastie.

Rúry, rozdeľovače, uzatváracie ventily sú tiež dosť „vážnou“ položkou všeobecných nákladov

Ale to nie je všetko. Už bolo spomenuté, že vykurovací systém na báze tepelného čerpadla, ako asi žiadny iný, potrebuje zložité špecializované výpočty. Pri projektovaní sa berie do úvahy veľa faktorov: celková plocha a objem samotnej budovy, stupeň jej izolácie a výpočet tepelných strát, zabezpečenie dostatočného zdroja energie, prítomnosť potrebnej plochy ​územie (blízka vodná plocha) na umiestnenie teplovýmenných horizontálnych okruhov alebo vrtných vrtov, typ a stav pôdy, umiestnenie vodonosných vrstiev a oveľa viac. Prieskumné aj projekčné práce si samozrejme vyžiadajú aj čas a primeranú platbu odborníkom.

Inštalácia zariadenia „náhodne“ bez správneho návrhu je spojená s prudkým poklesom účinnosti systému a niekedy dokonca s miestnymi „environmentálnymi katastrofami“ vo forme neprijateľného podchladenia pôdy, studní alebo vrtov a nádrží.

Ďalším krokom je inštalácia zariadení a vytvorenie teplovýmenných polí alebo studní. Rozsah výkopových prác a hĺbka vŕtania už boli spomenuté. Na vyplnenie studní po inštalácii sond je potrebné špeciálne betónové riešenie s vysokým stupňom tepelnej vodivosti. Plus k tomu - prepínanie okruhov, kladenie diaľnic k domu atď. - to všetko je ďalšia značná „vrstva“ nákladov na materiál. Patrí sem aj nákup a montáž zásobníka s potrebným automatickým riadením, úprava vykurovacieho systému pre vykurované podlahy, či montáž špeciálnych teplovýmenných zariadení.

Jedným slovom, náklady sú veľmi pôsobivé, a to je pravdepodobne dôvod, prečo sú vykurovacie systémy z tepelných čerpadiel v kategórii „exotické“, nedostupné pre veľkú väčšinu súkromných majiteľov domov.

Ale čo ich najvyššia popularita a rozšírené používanie v iných krajinách? Faktom je, že tam fungujú vládne programy, ktoré stimulujú obyvateľstvo k využívaniu alternatívnych zdrojov dodávok energie. Spotrebitelia, ktorí vyjadrili želanie prejsť na tieto druhy vykurovania, majú právo na štátne dotácie, ktoré z veľkej časti pokrývajú počiatočné náklady na projektovanie a inštaláciu zariadenia. A úroveň príjmov pracujúcich občanov, úprimne povedané, existuje trošku vyššie než v našej oblasti.

Pre európske mestá je to pomerne známy obrázok - tepelný výmenník tepelného čerpadla pri dome

Zhrnutie – s vyjadreniami o rýchlej návratnosti takéhoto projektu by sa malo pristupovať s určitou mierou opatrnosti. Predtým, ako sa pustíte do takého rozsiahleho a zodpovedného súboru činností, mali by ste starostlivo vypočítať a zvážiť všetko „účtovníctvo“ do najmenších detailov, posúdiť stupeň rizika, svoje finančné možnosti, plánovanú ziskovosť atď. Možno budú existovať racionálnejšie, prijateľnejšie možnosti - kladenie plynu, inštalácia moderných vykurovacích systémov, využitie nového vývoja v oblasti elektrického vykurovania atď.

To, čo je napísané, by sa nemalo brať ako „negatívne“ voči tepelným čerpadlám. Samozrejme, je to mimoriadne progresívny smer a má veľkú perspektívu. Ide len o to, že v takýchto veciach by sa nemalo prejavovať unáhlený voluntarizmus - rozhodnutia by mali byť založené na starostlivo premyslených a komplexne vykonaných výpočtoch.

Ceny za sortiment tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá

Je možné zostaviť tepelné čerpadlo vlastnými rukami?

Všeobecné vyhliadky na využívanie „bezplatných“ zdrojov tepelnej energie v spojení s pretrvávajúcou vysokou cenou zariadení chtiac-nechtiac privádzajú mnohých domácich majstrov k otázke vytvorenia takýchto vykurovacích zariadení svojpomocne. Je možné vyrobiť tepelné čerpadlo svojpomocne?

Samozrejme, je celkom možné zostaviť takýto tepelný motor pomocou niektorých hotových jednotiek a potrebných materiálov. Na internete nájdete videá a články s úspešnými príkladmi. Je pravda, že je nepravdepodobné, že bude možné nájsť presné výkresy, všetko sa zvyčajne obmedzuje na odporúčania týkajúce sa možnosti výroby určitých častí a zostáv. Je v tom však racionálne „zrno“: ako už bolo spomenuté, tepelné čerpadlo je taký individuálny systém, ktorý vyžaduje výpočty v súvislosti s konkrétnymi podmienkami, že je nepravdepodobné, že by bolo vhodné slepo kopírovať prácu iných ľudí.

Napriek tomu by si každý, kto sa ho rozhodne vyrobiť sám, mal vypočuť niektoré technologické odporúčania.

Takže „vypustime z rovnice“ vytvorenie vonkajších okruhov - vykurovanie a primárna výmena tepla. Hlavnou úlohou v tomto prípade je výroba dvoch výmenníkov tepla, výparníka a kondenzátora, spojených okruhom z medenej rúrky, cez ktorú cirkuluje chladivo. Tento okruh, ako je zrejmé zo schémy zapojenia, je pripojený ku kompresoru.

Nie je ťažké nájsť kompresor - nový alebo zo zariadenia rozobraného na náhradné diely

Samotný kompresor nie je tak ťažké zohnať - nový si môžete kúpiť v špecializovanom obchode. Môžete hľadať na trhu s hardvérom - často predávajú jednotky zo starých chladničiek alebo klimatizácií rozobrané na náhradné diely. Je dosť možné, že kompresor nájdete vo vlastných zásobách - mnohí šetrní majitelia ani pri nákupe nových domácich spotrebičov takéto veci nevyhadzujú.

Teraz - otázka výmenníkov tepla. Tu je niekoľko rôznych možností:

A. Ak je to možné kúpiť hotové doskové výmenníky tepla , zapečatené v zapečatenom obale, to okamžite vyrieši množstvo problémov. Takéto zariadenia majú vynikajúcu účinnosť prenosu tepla z jedného okruhu do druhého - nie nadarmo sa používajú vo vykurovacích systémoch pri pripájaní autonómnych vnútrobytových rozvodov k potrubiam centrálnej siete.

Ďalšou výhodou je, že takéto výmenníky tepla sú kompaktné a majú hotové rúry, armatúry alebo závitové spojenia na pripojenie k obom okruhom.

Video: výroba tepelného čerpadla pomocou hotového tepelné výmenníky

B. Možnosť tepelného čerpadla s tepelnými výmenníkmi z medených rúrok a uzavretých nádob.

Obidva výmenníky tepla sú v princípe dizajnovo podobné, no možno pre ne použiť rôzne nádoby.

Ku kondenzátoru je vhodná valcová nerezová nádrž s objemom cca 100 litrov. Do nej je potrebné umiestniť medenú cievku, jej konce vytiahnuť zhora a zdola a po dokončení montáže hermeticky utesniť miesta prechodu. Vstup by mal byť umiestnený v spodnej časti, výstup, respektíve v hornej časti výmenníka tepla.

Samotná cievka je navinutá z medenej rúrky, ktorú je možné zakúpiť v obchode na metre (hrúbka steny - najmenej 1 mm). Ako šablónu môžete použiť potrubie s veľkým priemerom. Závity cievky by mali byť trochu od seba vzdialené, pripevnené napríklad k perforovanému hliníkovému profilu.

Okruh vykurovacej vody je možné pripojiť pomocou bežných vodovodných potrubí namontovaných (zvarené, spájkované alebo na závitové spojenie s tesnením) na protiľahlých okrajoch teplovýmennej nádrže. Vnútorný priestor samotného výmenníka tepla slúži na cirkuláciu vody. Konečný výsledok by mal byť niečo také:

Pre výparník takéto komplikácie nie sú potrebné - nie sú tam vysoké teploty ani pretlak, takže bude stačiť veľká plastová nádoba. Cievka je navinutá približne rovnakým spôsobom, jej konce sú vyvedené. Na cirkuláciu vody z primárneho okruhu postačia aj bežné vodovodné prípojky.

Výparník je tiež inštalovaný na konzolách vedľa kondenzátora a v ich blízkosti je pripravené miesto na montáž kompresora a následné pripojenie k okruhu.

Odporúčania pre potrubie kompresora, inštaláciu regulačného ventilu škrtiacej klapky, priemer a dĺžku kapiláry, potrebu regeneračného výmenníka tepla a atď.., nebude daná - to musí vypočítať a namontovať len odborník na chladiareň.

Malo by sa pamätať na to, že si to vyžaduje vysoké zručnosti v hermetickom spájkovaní medených potrubí, schopnosť správne čerpať chladivo - freón, vykonávať kontroly a vykonávať skúšobnú prevádzku. Okrem toho je táto práca dosť nebezpečná a vyžaduje dodržiavanie veľmi špecifických bezpečnostných pravidiel.

IN. Tepelné čerpadlo s rúrkovými výmenníkmi tepla

Ďalšia možnosť výroby výmenníkov tepla. Na to budete potrebovať kovoplastové a medené rúry.

Medené rúrky sa vyberajú v dvoch priemeroch - asi 8 mm pre kondenzátor a asi 5 ÷ 6 pre výparník. Ich dĺžka je 12 a 10 metrov.

Kovoplastové potrubia sú navrhnuté tak, aby nimi cirkulovala voda z primárnych teplovýmenných a vykurovacích okruhov a v ich dutine budú umiestnené medené rúry vnútorného okruhu tepelného čerpadla. V súlade s tým môže byť priemer rúr 20 a 16 mm.

Kovoplastové rúry sú natiahnuté po dĺžke, aby sa do nich bez väčšej námahy vložili medené rúry, ktoré by mali na každej strane vyčnievať asi 200 mm.

T-kus je umiestnený a utesnený na každom konci potrubia tak, aby medená rúrka prechádzala priamo cez neho. Priestor medzi ním a telom odpaliska je spoľahlivo utesnený tepelne odolným tmelom. Zostávajúca kolmá koncovka T-kusu bude slúžiť na pripojenie výmenníka tepla k vodnému okruhu.

Zostavené rúry sú navinuté v špirálach. Nezabudnite okamžite zabezpečiť ich tepelnú izoláciu tým, že ich oblečiete do izolačných „košeliek“ z penovej gumy. Výsledkom sú dva hotové výmenníky tepla.

Môžu byť umiestnené nad sebou v improvizovanom kryte rámového typu. Rovnaký rám poskytuje aj platformu na inštaláciu kompresora. A aby sa znížil prenos vibrácií z neho na celkovú konštrukciu, kompresor môže byť namontovaný napríklad cez automobilové silentbloky.

Na zapojenie kompresora a naplnenie výsledného okruhu freónom budete opäť musieť pozvať špecialistu na chladenie.

Takéto tepelné čerpadlo môžete nainštalovať na určené miesto a pripojiť T-kusy na výmenníkoch tepla, každý do vlastného okruhu. Zostáva len dodať energiu a spustiť jednotku.

Všetky uvažované domáce tepelné čerpadlá sú plne funkčné. Nemali by ste však predpokladať, že problém lacného vykurovania domácnosti dokážete úplne vyriešiť. Tu hovoríme skôr o vytváraní existujúcich modelov, ktoré si vyžadujú ďalšie zdokonaľovanie a modernizáciu. Dokonca aj skúsení remeselníci v tejto oblasti, ktorí už vyrobili viac ako jedno podobné zariadenie, neustále hľadajú spôsoby, ako sa zlepšovať a vytvárajú nové „verzie“.

Video: ako majster vylepšuje tepelné čerpadlo, ktoré vytvoril vlastnými rukami

Navyše sa uvažovalo len o samotnom tepelnom čerpadle, ktoré pre bežnú prevádzku vyžaduje ovládacie, monitorovacie a nastavovacie zariadenia spojené s vykurovacím systémom domu. Tu sa už bez určitých znalostí v oblasti elektrotechniky a elektroniky nezaobíde.

Opäť sa môžeme vrátiť k problémom výpočtov – „potiahne“ domáce tepelné čerpadlo vykurovací systém tak, aby sa stalo skutočnou alternatívou k iným zdrojom tepla? Často sa v týchto záležitostiach musia domáci remeselníci „riadiť pocitom“. Ak sa však naučíte základný princíp a prvý model úspešne funguje, je to už veľké víťazstvo. Svoju testovaciu vzorku môžete dočasne prispôsobiť tak, aby poskytovala vášmu domovu teplú vodu na domáce účely, a potom môžete začať navrhovať pokročilejšiu jednotku, berúc do úvahy skúsenosti, ktoré ste už získali, a opravu chýb.

Zásobovanie teplou vodou - zo slnečnej energie!

Veľmi praktickým riešením by bolo využitie slnečnej energie na zabezpečenie teplej vody pre váš domov. Tento zdroj alternatívnej energie je oveľa jednoduchší a lacnejší na realizáciu ako tepelné čerpadlo. Ako na to - v špeciálnej publikácii na našom portáli.

Tepelné čerpadlo je univerzálne zariadenie, ktoré funkčne spája vlastnosti klimatizácie, ohrievača vody a vykurovacieho kotla. Toto zariadenie nepoužíva klasické palivo, jeho prevádzka vyžaduje obnoviteľné zdroje z prostredia - energiu zo vzduchu, pôdy, vody.

Tepelné čerpadlo je preto dnes cenovo najefektívnejším agregátom, keďže jeho prevádzka nezávisí od ceny paliva a je aj ekologická, keďže zdrojom tepla nie je elektrina ani splodiny horenia, ale prírodné zdroje tepla.

Aby sme lepšie pochopili, ako funguje tepelné čerpadlo na vykurovanie domu, stojí za to pripomenúť si princíp fungovania chladničky. Tu sa pracovná látka vyparuje a uvoľňuje chlad. V čerpadle naopak kondenzuje a produkuje teplo.

Princíp činnosti tepelného čerpadla

Celý proces systému je prezentovaný vo forme Carnotovho cyklu – pomenovaného po vynálezcovi. Dá sa to opísať nasledovne. Chladivo prechádza pracovným okruhom - vzduch, zem, voda a ich kombinácie , odkiaľ sa posiela do 1. výmenníka tepla - odparovacej komory. Tu odovzdá naakumulované teplo chladivu, ktoré cirkuluje vo vnútornom okruhu čerpadla.

Princíp činnosti tepelného čerpadla na vykurovanie domu

Kvapalné chladivo vstupuje do odparovacej komory, kde ho nízky tlak a teplota (5 0 C) premení na plynné skupenstvo. Ďalšou fázou je presun plynu do kompresora a jeho kompresia. V dôsledku toho sa teplota plynu prudko zvyšuje, plyn prechádza do kondenzátora, kde si vymieňa teplo s vykurovacím systémom. Ochladený plyn sa zmení na kvapalinu a cyklus sa opakuje.

Výhody a nevýhody tepelných čerpadiel

Prevádzku tepelných čerpadiel na vykurovanie domu je možné riadiť pomocou špeciálne inštalovaných termostatov. Čerpadlo sa automaticky zapne, keď teplota média klesne pod nastavenú hodnotu a vypne sa, ak teplota prekročí nastavenú hodnotu. Prístroj teda udržiava stálu teplotu v miestnosti – to je jedna z výhod prístrojov.

Výhodou zariadenia je jeho účinnosť – čerpadlo spotrebuje malé množstvo elektrickej energie a šetrnosť k životnému prostrediu, či absolútna bezpečnosť pre životné prostredie. Hlavné výhody zariadenia:

• Spoľahlivosť. Životnosť presahuje 15 rokov, všetky časti systému majú vysokú životnosť, kolísanie energie systému neškodí.
• Bezpečnosť. Nie sú tam sadze, výfuk, otvorený plameň, únik plynu je vylúčený.
• Pohodlie. Prevádzka čerpadla je tichá, klimatizácia a automatický systém, ktorého činnosť závisí od poveternostných podmienok, pomáhajú vytvárať pohodu a pohodlie v dome.
• Flexibilita. Zariadenie má moderný štýlový dizajn a je možné ho kombinovať s akýmkoľvek domácim vykurovacím systémom.
• Všestrannosť. Používa sa v súkromnej a občianskej výstavbe. Pretože má široký rozsah výkonu. Vďaka tomu dokáže zabezpečiť teplo do miestností akejkoľvek veľkosti – od malého domčeka až po chatu.

Zložitá štruktúra čerpadla určuje jeho hlavnú nevýhodu - vysoké náklady na zariadenie a jeho inštaláciu. Na inštaláciu zariadenia je potrebné vykonávať výkopové práce vo veľkých objemoch.

Tepelné čerpadlá - klasifikácia

Prevádzka tepelného čerpadla na vykurovanie domu je možná v širokom rozsahu teplôt - od -30 do +35 stupňov Celzia. Najbežnejšie zariadenia sú absorpcia (prenos tepla cez jeho zdroj) a kompresia (cirkulácia pracovnej tekutiny nastáva v dôsledku elektriny). Absorpčné zariadenia sú najekonomickejšie, ale sú drahšie a majú zložitý dizajn.

Klasifikácia čerpadiel podľa typu zdroja tepla:

1. Geotermálne. Odoberajú teplo vody alebo zeme.
2. Vo vzduchu. Odoberajú teplo z atmosférického vzduchu.
3. Sekundárne teplo. Odoberajú takzvané priemyselné teplo, ktoré vzniká pri výrobe, vykurovaní a iných priemyselných procesoch.

Chladivo môže byť:

• Voda z umelej alebo prírodnej nádrže, podzemná voda.
• Priming.
• Vzduchové hmoty.
• Kombinácie vyššie uvedených médií.

Geotermálne čerpadlo - princípy konštrukcie a činnosti

Geotermálne čerpadlo na vykurovanie domu využíva teplo zeme, ktoré selektuje vertikálnymi sondami alebo horizontálnym kolektorom. Sondy sú umiestnené v hĺbke do 70 metrov, sonda sa nachádza v malej vzdialenosti od povrchu. Tento typ zariadenia je najefektívnejší, pretože zdroj tepla má dosť vysokú, stálu teplotu počas celého roka. Preto je potrebné vynaložiť menej energie na prepravu tepla.

Takéto zariadenie si vyžaduje vysoké náklady na inštaláciu. Náklady na vŕtanie studní sú vysoké. Okrem toho musí byť plocha pridelená pre kolektor niekoľkonásobne väčšia ako plocha vykurovaného domu alebo chaty. Dôležité mať na pamäti: pozemok, kde sa kolektor nachádza, nie je možné využiť na výsadbu zeleniny alebo ovocných stromov - korene rastlín budú podchladené.

Použitie vody ako zdroja tepla

Vodná plocha je zdrojom veľkého množstva tepla. Pre čerpadlo môžete použiť nezamŕzajúce nádrže z hĺbky 3 metrov alebo podzemnú vodu vo vysokej hladine. Systém je možné realizovať nasledovne: rúrka výmenníka tepla zaťažená záťažou 5 kg na 1 bežný meter sa položí na dno zásobníka. Dĺžka potrubia závisí od záberov domu. Pre izbu 100 m2. Optimálna dĺžka potrubia je 300 metrov.

V prípade využívania podzemnej vody je potrebné vyvŕtať dve studne, umiestnené za sebou v smere spodnej vody. V prvej studni je umiestnené čerpadlo, ktoré dodáva vodu do výmenníka tepla. Do druhej studne prúdi ochladená voda. Ide o tzv otvorený okruh zberu tepla. Jeho hlavnou nevýhodou je, že hladina podzemnej vody je nestabilná a môže sa výrazne líšiť.

Vzduch je najdostupnejším zdrojom tepla

Pri použití vzduchu ako zdroja tepla je výmenníkom tepla radiátor, nútene fúkaný ventilátorom. Ak sa tepelné čerpadlo používa na vykurovanie domu systémom vzduch-voda, užívateľ získa nasledujúce výhody:

• Možnosť vykurovania celého domu. Voda, ktorá pôsobí ako chladivo, je distribuovaná cez vykurovacie zariadenia.
• Pri minimálnych nákladoch na energie je možné zabezpečiť obyvateľom dodávku teplej vody. To je možné vďaka prítomnosti prídavného tepelne izolovaného výmenníka tepla so zásobníkom.
• Čerpadlá podobného typu možno použiť na ohrev vody v bazénoch.

Ak čerpadlo pracuje na systéme vzduch-vzduch, chladiaca kvapalina sa nepoužíva na vykurovanie miestnosti. Vykurovanie sa vykonáva pomocou prijatej tepelnej energie. Príkladom implementácie takejto schémy by bola bežná klimatizácia nastavená na režim vykurovania. Dnes sú všetky zariadenia, ktoré využívajú ako zdroj tepla vzduch, invertorové. V nich sa striedavý prúd mení na jednosmerný, čím sa zabezpečuje flexibilné riadenie kompresora a jeho chod bez zastavenia. A to zvyšuje zdroje zariadenia.

Tepelné čerpadlo - alternatívny systém vykurovania domu

Tepelné čerpadlá sú alternatívou k moderným vykurovacím systémom. Sú ekonomické, ekologické a bezpečné na používanie. Vysoké náklady na inštalačné práce a vybavenie však dnes nedovoľujú používať zariadenia všade. Teraz viete, ako funguje tepelné čerpadlo na vykurovanie domu a po spočítaní všetkých pre a proti sa môžete rozhodnúť, či si ho nainštalujete.

Tepelné čerpadlo je dobrou alternatívou k tradičnému vykurovaniu súkromného domu. Zariadenie používané 30 rokov v západných krajinách je v Rusku stále novým produktom. Prekážkou jeho širokého využitia sú dva faktory: vysoká cena a nedostatok informácií o tepelných čerpadlách, ich výhodách a princípoch fungovania. Ukazovateľom praktickosti geotermálneho vykurovacieho systému je jeho popularita na Západe. Vo Švédsku a Nórsku je teda asi 95 % domov vykurovaných tepelnými čerpadlami. Pozývame vás, aby ste sa podrobnejšie oboznámili s konštrukciou a princípmi fungovania tohto tepelného zariadenia, ktoré je určite budúcnosťou.

Čo je tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré absorbuje nízkopotenciálnu tepelnú energiu z okolia (voda, zem, vzduch) a odovzdáva ju do systémov zásobovania teplom s vyššou teplotou.

Príroda okolo nás je presýtená energiou. Aj mráz má teplo. Energiu z prostredia nie je možné čerpať iba pri teplote -273 °C. Preto aj v najťažšej zime môže vidiecky dom vykurovať pomocou energie získanej z prírody.

V závislosti od zdroja energie (voda, zem, vzduch) sa vyskytuje úprava tepelných čerpadiel. Najpraktickejšie a osvedčené je však geotermálne tepelné čerpadlo, ktoré využíva zemnú energiu. Na ruské pomery je ideálny.

Geotermálne vykurovanie funguje jedným z troch spôsobov:

Použitie geotermálneho vykurovania, ako každý vykurovací systém, bude nielen vykurovať dom, ale aj zabezpečiť teplú vodu, vykurovať parkovisko alebo skleník alebo ohrievať vodu v bazéne.

Výhody použitia tepelného čerpadla

Princíp činnosti tepelného čerpadla

Prevádzka tepelného čerpadla sa dá prirovnať k prevádzke bežnej chladničky. Iba namiesto chladu zariadenie produkuje teplo. Látka, ktorá prenáša energiu je freón- plyn alebo kvapalina s nízkym bodom varu. Keď sa vyparuje, absorbuje teplo a keď kondenzuje, uvoľňuje ho.

Hlavným prvkom systému je tepelné čerpadlo. Jeho rozmery neprekračujte rozmery priemernej práčky, čo uľahčuje inštaláciu zariadenia. Samotné čerpadlo je pripojené k dvom okruhom: internému a externému.

Vnútorný okruh pozostáva z domového vykurovacieho systému (potrubia a radiátory). Vonkajší obrys umiestnené vo vode alebo pod zemou. Zahŕňa kolektor výmenníka tepla a potrubia spájajúce kolektor s čerpadlom.

Tepelné čerpadlá sú vybavené rôznymi prídavnými zariadeniami. To môže byť:

• komunikačné zariadenie na ovládanie systému prostredníctvom osobného počítača alebo mobilného telefónu;
• chladiaca jednotka pre lokálny alebo centrálny chladiaci systém;
• prídavná čerpacia jednotka môže byť potrebné pre podlahové vykurovanie;
• obehové čerpadlo potrebné pre cirkuláciu teplej vody;

Proces prevádzky čerpadla pozostáva z niekoľko fáz:

1. Nemrznúca zmes sa dodáva do kolektora. Tepelná energia je absorbovaná a transportovaná do čerpadla.
2. Vo výparníku sa energia prenáša na freón, kde sa ohrieva do 8 °C, vrie a mení sa na paru.
3. So zvyšujúcim sa tlakom v kompresore sa zvyšuje teplota. Môže dosiahnuť 70 °C.
4. Vnútorný vykurovací systém prijíma tepelnú energiu cez kondenzátor. Freón sa okamžite ochladí a zmení sa na kvapalný stav, pričom uvoľní zvyšné teplo. Potom sa vráti späť do zberača. Tým sa cyklus dokončí.
5. Potom sa práca opakuje podľa rovnakého princípu.

Tepelné čerpadlo pracuje najefektívnejšie, ak sú v dome vyhrievané podlahy. Teplo je rozložené rovnomerne po celej ploche podlahy. Neexistujú žiadne zóny prehriatia. Chladiaca kvapalina v systéme sa zriedka zahreje nad 35 °C a vykurovanie vykurovaním podláh sa považuje za najpohodlnejšie pri 33 °C. To je o 2 °C menej ako pri vykurovaní radiátormi. Preto vzniká úspora až 18% ročne z celého rozpočtu na vykurovanie. Okrem toho sa verí, že vykurovanie na úrovni podlahy je pre ľudské bývanie najpohodlnejšie.

Vykurovací systém môže byť monovalentný alebo bivalentný. Monovalentné systémy majú jeden zdroj vykurovania. Plne uspokojuje celoročnú potrebu tepla. Bivalentné majú teda dva zdroje.

Vykurovanie domu v zime

V oblastiach s náročnejšími klimatickými podmienkami je dôležité používať bivalentný vykurovací systém. Vďaka druhému zdroju tepla sa teplotný rozsah rozširuje. Prevádzka jedného tepelného čerpadla stačí len do teplotnej úrovne -20 °C. Pri ďalšom spustení sa pripojí elektrický ohrievač, krb, kotol na kvapalné palivo alebo plynový kotol. V tomto prípade je výkon tepelného čerpadla obmedzený z maximálnej zimnej potreby na 70 - 80 %. Chýbajúcich 20 - 30 % zabezpečuje doplnkový zdroj tepla. Toto znižuje celkovú účinnosť systému. Pokles je však nepatrný.

Pri úplnom prechode na vykurovanie objektu geotermálnym systémom (v prípade, že sa neplánuje inštalovať ďalší kotol alebo elektrospotrebič) sa tepelné čerpadlo používa v spojení s vnútorným modulom, ktorý obsahuje malý zabudovaný elektrický ohrievač. Bude podporovať zariadenie, keď je okolitá teplota pod -20 °C.

V akých prípadoch je použitie tepelného čerpadla opodstatnené?

Otázka vykurovania vidieckeho domu zahŕňa zváženie niekoľkých možností:

• Plyn. Ak v blízkosti domu nie je plynovod, je to nemožné. V niektorých regiónoch si môžete kúpiť plyn iba vo fľašiach.
• Uhlie alebo palivové drevo. S nimi sa vykurovanie mení na prácny a neefektívny proces.
• Kotol na kvapalné palivo vyžaduje vysoké náklady na palivo a špeciálne priestory. Samotné palivo tiež vyžaduje špeciálne skladovanie, čo je v malom dome nepohodlné.
• Elektrické kúrenie je veľmi drahé.

V tomto prípade prichádza na pomoc geotermálny vykurovací systém. Používa sa aj tam, kde je k dispozícii plyn. Inštalácia tepelného čerpadla je drahšia ako inštalácia plynového vykurovacieho zariadenia. Za plyn sa však bude musieť v budúcnosti platiť priebežne, na rozdiel od energie odoberanej z prostredia.

Návratnosť tepelného čerpadla je ťažké vyjadriť priemernou číselnou hodnotou. Všetko závisí od jeho počiatočných nákladov. Podstata inštalácie takéhoto vykurovania prichádza do úvahy. Aj keď spotrebované množstvo elektrina - 3-5 krát menej ako pri iných vykurovacích systémoch, je stále potrebné vyčísliť v peňažnom vyjadrení všetky náklady na energie za rok a porovnať ich s nákladmi na systém, jeho inštaláciu a prevádzku.

Maximálnu efektivitu použitia tepelného čerpadla je možné dosiahnuť nasledovným dve dôležité podmienky:

• Vykurovaná budova musí byť izolované a miera tepelných strát by nemala presiahnuť 100 W/m2. Existuje priama súvislosť medzi tým, ako je dom zateplený, a tým, ako prospešná bude inštalácia tepelného čerpadla.
• Pripojenie tepelného čerpadla k nízkoteplotné zdroje vykurovania(konvektory, vyhrievané podlahy), ktorých teplotný rozsah sa pohybuje medzi 30 - 40 °C.

Tepelné čerpadlo bude teda dobrou alternatívou k tradičným spôsobom vykurovania. Zariadenie zaručuje ekonomické a úplne bezpečné. Vlastník po inštalácii geotermálneho vykurovacieho systému nebude musieť byť závislý od rôznych vonkajších faktorov, ako sú prerušenie dodávky plynu alebo servisné volania. Energia odoberaná zo životného prostredia nevyžaduje platbu a nie je vyčerpaná.

Podľa predpovedí Svetového energetického výboru budú geotermálne čerpadlá v roku 2020 predstavovať tri štvrtiny všetkých vykurovacích zariadení.

Prax používania tepelných čerpadiel: video