Toplotne pumpe za kućno grijanje: princip rada, izvori

Šta je to - toplotna pumpa? Kako to funkcioniše? Gde ti uređaji mogu izvaditi toplotu? Konačno, koliko su profitabilni i praktični u odnosu na druge izvore toplotne energije? Hajde da shvatimo.

Šta je to

Princip rada toplotne pumpe je potpuno identičan sa šemom rada običnog frižidera.

• Kompresor kompresuje isparljivo rashladno sredstvo. Ovo stvara znatnu količinu toplote koja se daje izmenjivaču toplote. Ova toplota se može koristiti za zagrijavanje vazduha preko ventilatora ili ventilatora.
• Hladno sredstvo prolazi kroz ekspanzioni ventil i dramatično se povećava u zapremini.. Istovremeno, u potpunosti u skladu sa zakonima fizike, brzo se ohladi i prolaz kroz drugi izmenjivač toplote uzima toplotu iz svoje okoline.

Napomena: Što je veći stepen ekspanzije rashladnog sredstva, niža je njegova krajnja temperatura. Shodno tome, pod određenim uslovima, sasvim je u stanju da izvuče toplotu iz srednje hlađene dno ispod tačke smrzavanja vode.

Ako je frižider u mogućnosti da radi samo na jedan način - za hlađenje unutrašnjeg prostora, onda svaka toplotna pumpa za zagrevanje kuće može inverzirati pravac kretanja rashladnog sredstva. Na praktičnoj strani to znači da vlasnik takvog uređaja ima na raspolaganju punopravni klima uređaj: zimi zagreje prostoriju, ali se tokom leta koristi za hladnoću vikendice do udobne temperature.

Konačno, grejanje toplotne pumpe ima još jednu vrlo lijepu osobinu. Pošto se električna energija troši samo na rad kompresora, a spoljno okruženje se koristi kao izvor toplote, pumpa daje između 3 i 5 kilovata termičke energije za svaki kilovat potrošene električne energije.

Izvori toplote

Šta može biti izvor niske gradnje?

Zemlja

Kao što je poznato, zimi hladno zemljište zamrzava do prilično beznačajne dubine. Samo metar ispod nivoa smrzavanja, temperatura zemljišta je stabilna i iznosi 8-12 stepeni u bilo koje doba godine.

Toplotne pumpe iz zemnog izvora koriste geotermalno toplotu.

Postoje dva tipa izmjenjivača toplote:

1. Vertikalna je dugačka fleksibilna cev, ugrađena u vertikalnim bunarima do dubine od 60-100 metara. Uzimajući u obzir činjenicu da je trošak bušenja radnog metra bunara 2-3 hiljade rubalja, instalacija izmjenjivača toplote košta značajan iznos; ali vertikalni izmenjivač toplote se ne odvija na lokaciji.

1. Horizontalno, naprotiv, drži u plitkoj dubini. Roke ispod njega mogu se iskopati vlastite ruke, bez učešća tehnologije; U skladu s tim, instalacija će biti mnogo jeftinija. Međutim, cela površina tla iznad kolektora (oko tri puta više grijane površine kuće) neće biti pogodna za sadnju: većina biljaka neće tolerisati pregrevanje korena u leto.

Procijenjeni trošak geotermalne toplotne pumpe sa toplotnom snagom od 20 KW je oko pola miliona rubalja. Ugradnja u zavisnosti od uslova (broj i dubina bunara, prisustvo ili odsustvo podzemnih voda itd.) Će primorati kupca da potroši još 100 - 400 hiljada.

Voda

Ako je vaša kuća na obali rezervoara bez zamrzavanja - imaš sreće: u tom slučaju, grejanje pomoću toplotnih pumpi može se sprovesti uz minimalne troškove instalacije. Razmenjivač toplote se zagreva težinom i uklanja toplotu iz vode.

Pumpe koje koriste podzemne vode kao izvor toplote su nešto komplikovanije. U ovom slučaju se u tom području bušotini probijaju dva bunara, od kojih jedna postaje izvor vode, a druga se koristi za ispuštanje nakon prolaska kroz izmjenjivač toplote. Približna brzina protoka bunara, osigurava rad uređaja toplotnim kapacitetom od 16 KW - 0,8 m3 / sat.

Vazduh

Konačno, najjeftinije toplotne pumpe koje koriste ambijentalni vazduh kao izvor toplote. Jednostavnost dizajna čini ih relativno jeftinim; instalacija je više nego jednostavna.

U prodaji možete pronaći uređaje koji rade u dvije šeme.

1. Air-to-air pumpe se koriste samo za grejanje ili hlađenje vazduha u zatvorenom prostoru.
2. Šema zrak-voda omogućava, pored grejanja, da obezbijedi kuću toplom vodom.

Kao primer, prikazujemo trenutne maloprodajne cene za nekoliko uređaja koji rade prema drugoj šemi.

A šta je sa pumpama zrak-zrak? Oh, ovde je slika mnogo atraktivnija. Najjednostavnija toplotna pumpa ove vrste - običan prozirni klima uređaj - može se kupiti za 4-5 hiljada rubalja; Važnija kupovina - sistem za podelu invertora - koštaće 20-40 hiljada.

Zašto u ovom odnosu cijena naprave uređaje koji izvlače toplotu iz vode i zemlje zadržavaju svoju popularnost? Odgovor je jednostavan: vazdušne pumpe ostaju aktivne samo na relativno visokim spoljašnjim temperaturama (do -25 C); U međuvremenu, u većini delova zemlje na vrhuncu zimskih mraza, termometar se značajno smanjuje.

Štaviše, niža je temperatura ulice, manje povoljna je grejanje kuće pomoću toplotne pumpe ove vrste. Postoji takva stvar kao COP (koeficijent učinka), što znači odnos toplote generisane na trošak električne energije. Dakle, ova osnovna karakteristika toplotnih pumpi za veoma popularnog Mitsubishi Zubadana je 4.0 na + 5 ° C i 2.0 na-25.

Zaključak je očigledan. Grejanje seoske kuće sa toplotnom pumpom koja radi prema šemi zrak-zrak je opravdana samo u toploj klimatskoj zoni. U Yakutiji ili Habarovskoj teritoriji bi trebalo da budu poželjni geotermalni uređaji.

Efikasnost troškova

Grejanje privatne kuće sa električnim konvektorima grejanja, ventilatorskim grejačima i drugim uređajima za grijanje je najskuplja među svim postojećim šemama. Sudite za sebe:

Međutim, ako ne koristite direktno grejanje, već toplotna pumpa - grejanje će postati znatno jeftinije. Koliko - zavisi od već pomenute ZP. Za većinu modela uređaja različitih tipova ovaj parametar pada u opsegu od 3-4; najbolji uzorci imaju COP od 6.

Vredno je razmisliti o još nekoliko nijansi.

• Kao što je već pomenuto, sa vazdušnim pumpama, energetska efikasnost se smanjuje s obzirom da temperatura pada spolja, tako da za procjenu bi bilo tačno uzeti prosječnu vrijednost po sezoni (COP za prosječnu zimsku temperaturu).
• COP zavisi ne samo od temperature niskoćeg izvora toplote, već i od temperature objekta na koji se prenosi toplota. Toplotna pumpa je upravo delta temperature. Na primer, geotermalna pumpa, grejanje toplog poda do + 30C, biće mnogo ekonomičnije nego dati istu toplotu radiatorima sa temperaturom od +60.

Praktična posljedica: ako namjeravate povezati toplotne pumpe za zagrijavanje ruku u krug grijanja sa radijatorima, imajte na umu da broj sekcija treba povećati i temperaturu nosača toplote treba smanjiti na +40 do +45 ° C.

Uzimajući u obzir sve brojne rezervacije, prosječna COP vrednost se može sigurno uzeti jednako 3.0. U ovom slučaju, kako je lako izračunati, trošak kilovat-sata toplote iznosiće 1,2 rublja, što je samo malo skuplje od glavnog gasa, drva za ogrev i jeftinije od svih drugih izvora toplote.

Prilikom izbora grejanja, vredi razmisliti ne samo o trenutnom stanju stvari, već i perspektivama. A to su: zahvaljujući nastajućem razvoju zelene energije (koristeći obnovljive izvore), troškovi električne energije raste mnogo sporiji od troškova gasa, uglja i naftnih derivata.

Konkretno, predviđena stopa rasta u 2010. godini predviđa povećanje troškova kubnog metra gasa za 1000 procenata do 2032. godine, a samo 130 procenata električne energije.

Od autora

Možda će čitalac naći zanimljivo iskustvo autora. Koristi par air-to-air pumpi za grejanje na domaćinstvu.

Dakle, s obzirom na:

• Mesto akcije - Sevastopol, Krim. Prosječna januarska temperatura je +3. Ova zima je bila neuobičajeno hladna: nekoliko dana mraz se držao na -20 stepeni.
• Površina grejnog mansarda je 60 kvadratnih metara. Žlebovi su kompletno zastakljivanje sa jednokomornim dvostrukim prozorima koji štede energiju. Toplotna izolacija zidova i krova je 5 centimetara mineralne vune i plastike od pene.
• Kuper deluje kao izvor toplote.&Hunter CH-S12 FTXN. Termička snaga pri radu na grejanju - 4,12 kW, COP je 4,2, deklarisana donja granica radne temperature je -25 ° C; cena u trenutku kupovine iznosi 24.000 rubalja.

Rezultati:

• Tokom zime, udobno je bilo 20 stepeni u potkrovlju.
• Približna potrošnja električne energije za grejanje potkrovlja iznosila je 400 KW-sati. Potrošnja je lako pretvoriti u ekvivalentni novac na osnovu lokalnih tarifa.

Jedini problem koji se otkriva toplotnom pumpom pri niskim temperaturama je zamrzavanje leda u drenažnoj cevi. Da bi se to eliminisalo, planira se jednostavno postaviti dio samoregulacionog grejnog kabla u drenažu.

Zaključak

Da li je vredno investirati u još neupotrebljiv sistem grijanja sa toplotnim pumpama? Sa stanovišta autora, da. Izgleda veoma atraktivno čak i na pozadini glavnog gasa - samo zato što je apsolutno siguran i ne zahteva uklanjanje proizvoda sagorevanja.

Međutim, čitaocu omogućite nezavisan izbor. Kao i uvek, dodatne tematske informacije mogu se naći u priloženom videu. Successes!