Топлотне пумпе са извором ваздуха за грејање куће (ваздух / вода и ваздух / ваздух)

Овде ћете сазнати:

Како функционишу топлотне пумпе ваздух-вода
Специфичност примене и рада
Предности и недостаци топлотних пумпи са извором ваздуха
Топ 5 погодности за власнике биљака
Како одабрати топлотну пумпу ваздух-вода
Алгоритам за састављање домаће јединице
Карактеристике одржавања јединице

Топлотна пумпа ваздух-вода користи се за грејање домаћих и индустријских просторија у јужним регионима и централној Русији. Такав уређај можете купити или направити сами, на пример, из клима уређаја.

Шта треба да знате?

Можете рећи да, с обзиром да су топлотне пумпе толико ефикасне, зашто се тако слабо користе. Цела поента лежи у високим трошковима опреме и инсталације. Из овог једноставног разлога многи одбијају ово решење и бирају, рецимо, електричне котлове или котлове на угаљ. Ипак, не вреди одбацити ову опцију из многих разлога, што ћемо дефинитивно споменути у овом чланку. Једном инсталиране топлотне пумпе постају веома штедљиве јер користе енергију тла. Пумпа за уземљење је 3 у 1. Она комбинује не само котао за грејање и систем ПТВ, већ и клима уређај. Размотримо детаљније ову опрему и размотримо све њене снаге и слабости.

Принцип рада

За оне који не разумеју потпуно тему, вреди објаснити шта је топлотна пумпа ваздух-вода. У ствари, то је „обрнути фрижидер“ - уређај који хлади ваздух споља и загрева воду у резервоару. Тада се ова вода може користити за снабдевање топлом водом или грејање куће.

Унутрашњи распоред топлотне пумпе ваздух-вода шематски

Топлотна пумпа користи затворени циклус и троши само електричну енергију. Његова ефикасност се мери као однос потрошене електричне енергије и примљене топлотне енергије. Ефикасност топлотних пумпи такође се мери у ЦОП (коефицијент перформанси). ЦОП 2 одговара ефикасности од 200% и значи да ће за 1 кВ електричне енергије дати 2 кВ топлоте.

Прочитајте такође: Предности аутоматизације за котлове на чврсто гориво

Принцип јединице

Принцип рада топлотне пумпе за грејање заснован је на коришћењу разлике потенцијала топлотне енергије. Због тога се таква опрема може користити у било ком окружењу. Главна ствар је да његова температура износи најмање 1 степен Целзијуса.

Имамо расхладну течност која се креће кроз цевовод, где се, у ствари, загрева за 2-5 степени. После тога, расхладно средство улази у измењивач топлоте (унутрашњи круг), где ослобађа прикупљену енергију. Тренутно је у спољном кругу расхладно средство које има ниску тачку кључања. Сходно томе, претвара се у гас. Уласком у компресор, гас се компресује, услед чега његова температура постаје још већа. Затим гас иде у кондензатор, где губи топлоту, дајући га систему грејања. Расхладно средство постаје течно и тече назад у спољни круг.

Предности и недостаци топлотних пумпи

Топлотне пумпе за грејање куће могу се контролисати помоћу посебно уграђених термостата. Пумпа се аутоматски укључује када температура медија падне испод задате вредности и искључује се ако температура пређе задану вредност. Дакле, уређај одржава константну температуру у соби - ово је једна од предности уређаја.

Предности уређаја су његова економичност - пумпа троши малу количину електричне енергије и еколошку прихватљивост, или апсолутну сигурност за животну средину. Главне предности уређаја:

Поузданост.Животни век прелази 15 година, сви делови система имају висок радни ресурс, падови енергије не штете систему.
Сигурност. Нема чађи, нема издувних гасова, нема отвореног пламена, нема цурења гаса.
Удобност. Рад пумпе је тих, удобност и удобност у кући помажу у стварању контроле климе и аутоматског система, чији рад зависи од временских услова.
Флексибилност. Уређај има модеран стилски дизајн и може се комбиновати са свим системима грејања у кући.
Свестраност. Користи се у приватној, цивилној градњи. Пошто има широк опсег снаге. Због чега може пружити топлину просторијама било ког подручја - од мале куће до викендице.

Сложена структура пумпе одређује њен главни недостатак - високу цену опреме и њену уградњу. Да бисте поставили уређај, потребно је изводити радове ископавања у великим количинама.

Укратко о врстама топлотних пумпи

Данас је познато неколико популарних дизајна геотермалних пумпи. Али у сваком случају, њихов принцип рада може се упоредити са радом расхладне опреме. Због тога се, без обзира на тип, пумпа лети може користити као клима уређај. Дакле, топлотне пумпе су класификоване према томе одакле могу да одвајају топлоту:

Са земље;
Из резервоара;
Из ваздуха.

Прва врста је најпожељнија у хладним регионима. Чињеница је да температура ваздуха често пада на -20 и ниже (на пример, Руска Федерација), али дубина замрзавања тла је обично безначајна. Што се тиче резервоара, они нису свуда и није баш препоручљиво користити их. У сваком случају, за грејање куће боље је одабрати топлотну пумпу са приземним извором. Мало смо испитали принцип рада јединице, па идемо даље.

Како ради топлотна пумпа са земаљским извором? Принцип рада.

За добијање топлоте из земље потребан је земаљски измењивач топлоте. Да би се то урадило, цев се једноставно ставља у земљу, формирајући петљу у којој течност циркулише - у народу се назива слани раствор. Петља (у пракси их је неколико) пролази кроз испаривач топлотне пумпе, где температура раствора пада и постаје нижа од температуре тла. Пролазећи даље дуж цеви у земљи, саламура се постепено загрева. На крају поново улази у испаривач, где одаје топлоту.

Дакле, саламура посредује температурну разлику између тла и испаривача пумпе.

Измењивач топлоте може бити хоризонтални или вертикални. Величина земљишне парцеле помаже у одабиру решења - за израду хоризонталног измењивача топлоте потребно је неколико стотина квадратних метара, а за вертикалне сонде довољно је неколико десетина.

Прочитајте такође: Разлика између отворене и затворене коморе у гасним котловима

Важно је да је запремина измењивача топлоте велика - током целе грејне сезоне пумпа прима неколико мегават-сати топлоте из земље. Ако је премален, изложен је прекомерном хлађењу и, као резултат, пумпа не може правилно да ради. Управљачки систем топлотне пумпе са земаљским извором, по правилу, искључује га када температура раствора пада на -7 ° Ц, јер је испод ове вредности ток процеса у колу прекомерно поремећен.

Топлотна пумпа земаљског извора са хоризонталним измењивачем топлоте.

У случају измењивача топлоте направљеног од цеви постављених водоравно, оптимална дубина је 0,2 - 0,5 м испод линије смрзавања. Међутим, ако постоји водоток на релативно малој дубини, онда је најбоље решење постављање цеви у њега. Тада топлотна пумпа постиже већи фактор ефикасности Кп.

Цеви хоризонталног измењивача топлоте полажу се у унапред припремљену јаму димензија које одговарају потребној површини измењивача топлоте. Воде се у облику калема (савијања) преко целе површине јаме, поштујући одређене интервале између суседних делова.Интервали не смеју бити мањи од 0,4 м и не већи од 1,2 м, узимајући у обзир врсту тла, из чега следи његова способност „регенерације“ (додавања топлоте). Што је површина тла дуже залеђена, то би интервал требао бити већи.

Мора се запамтити да излаз топлоте из измењивача топлоте не тече из дужине цеви, већ само са површине земље на коју је положен. Мали размаци не дозвољавају примање више топлоте из њега, због потребе за употребом дуге цеви. То резултира већим инвестицијским и радним трошковима, јер је за пумпање саламуре кроз дугу цев потребна циркулациона пумпа већег капацитета. Због овог превеликог размака између цеви, дешава се да топлота не улази у предвиђеној количини, тако да је снага измењивача топлоте мања.

Пројекат земаљског измењивача топлоте.

Дизајн одговарајућег димензионисаног измењивача топлоте је кључ исправног рада топлотне пумпе. За израчунавање потребне вредности потребне су информације о потребној снази топлотне пумпе. Ако то није у техничким карактеристикама уређаја, онда је довољно знати да одговара топлотној снази смањеној за снагу компресора. Ако не знамо какав капацитет има компресор, али имамо информације о фактору капацитета Кп, тада се снага хлађења израчунава са довољном тачношћу по формули:

Кцоол = (Кп - 1) / Кп • Ктопл.

Потребно је обратити пажњу да се супституисане вредности постижу на температури која одговара температури која влада и у земљишту и у систему грејања током рада пумпе у пуном капацитету (на пример, 0/35 - температура раствора соли 0 степени Целзијуса, систем грејања 35 степени Целзијуса).

Прорачун површине измењивача топлоте хоризонталне топлотне пумпе са земаљским извором.

Снага којом измењивач топлоте у земљи преноси топлоту зависи од врсте тла, односно његовог садржаја влаге. У зависности од овога, за израчунавање површине хоризонталног измењивача топлоте узимају се следеће вредности топлотне снаге тла кг (за полиетиленске цеви):

суво песковито - 10 В / м2
песковито, мокро - 15-20 В / м2
глиновито суво - 20-25 В / м2
глиновита, мокра - 25-30 В / м2
мокар (водоносник) - 35-40 В / м2.

То су, наравно, индикативне вредности.

Тешко је проценити да ли је земљиште исто на целој површини намењеној измењивачу топлоте док не почну да га граде, па је за прорачун боље узети нижу вредност. У правилно направљеном систему, компресор топлотне пумпе ради од 1800 до 2400 сати годишње, топлотна снага тла доводи до продужења радног времена.

Површина измењивача топлоте израчунава се по формули:

А = К / кг

Прочитајте такође: Штедња бензина и још неколико опција за мање плаћање горива

Пример: кућне потребе за енергијом за грејање су 14 кВ, а пумпа ће их у потпуности задовољити (мора радити у моновалентном систему). Одабрани уређај прима топлотну снагу (грејање) од 14 кВ за параметре 0/35, док постиже коефицијент ефикасности Кп = 4,5. Снага хлађења је, према томе, Кцоол = (4,5-1) / 4,5 • 14 = 10,9 кВ, односно 10900 В. Измењивач топлоте мора бити израђен у сувом глиненом земљишту, па његова површина мора бити А = 10 900/20 = 545 м2. Скреће се пажња на чињеницу да у случају водоносног тла измењивач топлоте може бити два пута мањи, али ако је тло песковито, тада ће његова површина заузимати више од 1000 м2. У овој ситуацији, најбоље решење је постављање цеви вертикално.

Измењивач топлоте вертикалне топлотне пумпе са земаљским извором.

Топлотна пумпа постиже већи фактор ефикасности Кп када су цеви измењивача топлоте постављене вертикално у земљу - на дубини од 40-150 м.То је због чињенице да је на дубини испод 10 м температура тла током целе године око 10 степени Целзијуса - односно зими је готово десет више него на дубини од 1,5 метра.

Извођење вертикалног измењивача топлоте, међутим, очигледно је скупље од хоризонталног. То су вертикални делови цеви који чине петљу (цев се спушта кроз рупе, на дну се окреће и иде горе). Зову се геотермалне сонде. У овом случају, они се израчунавају не према површини, већ према укупној дужини измењивача топлоте, који се обично састоји од више сонди.

У вертикалним бунарима се поставља један или два пара цеви (У или И сонда). Уметање бунарске цеви олакшава глава, елемент који повезује устаје и који се може прилагодити за смештај додатне цеви за пуњење. Глава се гура у рупе, а са њом и цеви размењивача топлоте. Затим се течни бетон сипа у бунар.

У измењивачу топлоте типа И течност тече до главе у једној цеви, а из друге се враћа из главе. У двоструком измењивачу топлоте типа У тече са две цеви надоле и две горе.

Растојање између тачака бушења до 50 м дубине не сме бити мање од 5 м, а код дубљих од 8 до 15 метара. Мора се налазити на линији окомитој на смер протока воде.

Прорачун дужине измењивача топлоте вертикалне подземне топлотне пумпе.

У овом случају је важно како се својства тла мењају са дубином. Информације се могу пружити геолошким картама и документацијом бунара претходно направљених у близини. На основу тога је могуће проценити дебљину појединих слојева тла и израчунати просечну вредност коефицијента топлотне проводљивости за подручје на коме се постављају цеви за размену топлоте.

Прорачуни, међутим, нису у стању да узму у обзир сва кретања подземне воде и у пракси се често дешава да се добијени резултат значајно разликује од стварности. Да бисте били сигурни да ће вертикални измењивач топлоте радити исправно, потребно је извршити снимање тла на месту на коме треба извршити бушење. У овом случају, продуктивност топлоте тла кг зависи и од његовог типа.

За ПЕ80 цеви је:

суво песковито земљиште - 10-12 В / м;
песковито мокро - 12-16 В / м;
средње глина сува - 16-18 В / м;
средње глина мокра - 19-21 В / м;
тешка глиновита сува - 18-19 В / м;
тешка глина мокра - 20-22 В / м;
влажни (водоносни слој) - 25-30 В / м.

Потребно је узети у обзир дебљину појединачних слојева одређене врсте тла и на основу тога израчунати укупне перформансе сваке сонде.

Излазна топлота тла, у којој су оба слоја сува, попут водоносних слојева, када се користе двоструке У сонде (четири цеви у бунару), износи у просеку око 50 В / м. Оквирно се може претпоставити да су у случају топлотне пумпе подносилаца захтева, у примеру израчунавања хоризонталног измењивача топлоте (расхладни капацитет 10,9 кВ), потребне рупе укупне дужине Л = 10.900 / 50 = 218 м, да је, на пример, по четири од 55 метара.

„Подземна вода“: како је најбоље поставити?

Добијање топлоте из земље сматра се најприкладнијим и најрационалнијим. То је због чињенице да на дубини од 5 метара практично нема флуктуација температуре. Као носач топлоте користи се посебна течност. Обично се назива саламура. Потпуно је еколошки прихватљив.

Што се тиче начина постављања, односно хоризонталног и вертикалног. Први тип карактерише чињеница да су пластичне цеви, које представљају спољну контуру, водоравно положене на квадрат. Ово је врло проблематично, јер се радови полагања морају изводити на површини од 25-50 квадратних метара. У случају вертикалних бушотина, вертикални бунари се буше са дубином од 50-150 метара.Што су дубље постављене сонде, то ће ефикасније радити геотермална топлотна пумпа. Већ смо разматрали принцип деловања, а сада ћемо разговарати о важним детаљима.

Топлотна пумпа "Вода-вода": принцип рада

Такође, немојте одмах одбацити могућност коришћења кинетичке енергије воде. Чињеница је да на великим дубинама температура остаје прилично висока и варира у малим распонима, ако се то уопште догоди. Можете да користите неколико начина:

Отворене водене површине као што су реке и језера.
Подземне воде (добро, добро).
Отпадне воде из индустријских циклуса (поврат воде).

Са економске и техничке тачке гледишта, најлакши начин је поставити рад геотермалне пумпе у отвореном резервоару. Истовремено, не постоје значајне структурне разлике између пумпи „земља-вода“ и „вода-вода“. У потоњем случају, цеви уроњене у отворени резервоар снабдевају се теретом. Што се тиче употребе подземних вода, дизајн и уградња су сложенији. За испуштање воде потребно је доделити посебан бунар.

Принцип рада топлотне пумпе ваздух-вода

Ова врста пумпе се из различитих разлога сматра једном од најмање ефикасних. Прво, у хладној сезони температура ваздушних маса значајно опада. На крају, ово доводи до смањења снаге пумпе. Можда се неће моћи носити са грејањем велике куће. Друго, дизајн је сложенији и мање поуздан. Међутим, трошкови уградње и одржавања су знатно смањени. То је због чињенице да вам није потребан резервоар, бунар, а такође не требате копати ровове за цеви у летњој викендици.

Систем се поставља на кров зграде или на друго одговарајуће место. Вреди напоменути да овај дизајн има један значајан плус. Састоји се у могућности коришћења издувних гасова, ваздуха који поново напушта просторију. Ово може надокнадити недовољан капацитет опреме зими.

Пумпе ваздух-ваздух и још много тога

Такве инсталације су из низа разлога још ређе од „ваздух-вода“. Као што сте већ претпоставили, у нашем случају се ваздух користи као носач топлоте, који се загрева из топлије ваздушне масе из околине. Постоји велики број недостатака таквог система, у распону од ниске продуктивности до високих трошкова.Топлотна пумпа ваздух-ваздух, чији принцип знате, није лоша само у топлим регионима.

Прочитајте такође: Грејање на чврсто гориво за летње викендице / неколико опција

И овде има снаге. Прво, ниска цена расхладне течности. Шансе су да нећете наићи на цурење ваздушне линије. Друго, ефикасност таквог решења је изузетно висока у пролећно-јесењем периоду. Зими је непрактично користити ваздушну топлотну пумпу, чији смо принцип рада размотрили.

Уради сам ваздушну топлотну пумпу: дијаграм монтаже

За разлику од прилично сложених геотермалних и хидротермалних система, топлотна пумпа ваздух-вода је доступна за производњу чак и самостално.

Штавише, за производњу ваздушног система потребан нам је релативно јефтин комплет који се састоји од следећих делова и склопова:

Спољна јединица топлотне пумпе ваздух / вода

Компресор сплит система - може се купити у сервисном центру или у сервису
Резервоар од нерђајућег челика од 100 литара - може се уклонити из било које старе машине за прање веша
Полимерни контејнер са широким устима - уобичајена лименка или полипропилен ће учинити.
Бакарне цеви са пречником протока већим од 1 милиметра. Морат ћете их купити, али ово је једина скупа куповина у цијелом пројекту.
Сет запорних и контролних вентила, који ће садржати одводни вентил, вентил за нагризање ваздуха, сигурносни вентил.
Причвршћивачи - носачи, копче за цеви, стезаљке и други.

Поред тога, требат ће нам најјефтиније расхладно средство - фреон и барем најједноставнија управљачка јединица, без којих ће употреба топлотних пумпи бити врло отежана, због потребе синхронизације рада компресора са температуром на површини испаривач и кондензатор.

Скупштина јединице

Па, сам процес израде је следећи:

Израђујемо завојницу од бакарне цеви, чије димензије морају одговарати попречном пресеку и висини челичног резервоара.
Монтирамо завојницу у резервоар, остављајући излазе из бакарне цеви изван њега. Даље, заптивамо резервоар и опремимо га улазним (доњим) и излазним (горњим) прикључком. Као резултат, добија се први елемент система - кондензатор - са готовим славинама за цев за директно грејање (горњи прикључак) и повратак (доњи прикључак)
Компресор монтирамо на зид (помоћу носача). Повезујемо притисак прикључка компресора на горњи излаз бакарне цеви.
Правимо други калем од бакарне цеви, чије се димензије поклапају са попречним пресеком и висином полимерне лименке.
Завојницу монтирамо у лименку, на њен крај инсталирамо вентилатор који дува ваздух на завојницу. Штавише, из лименке би требало да изађу два питања. Као резултат, цела ова структура, која је испаривач система, постављена је на фасаду или у вентилациону шахту.
Доњи излаз резервоара (кондензатор) повезујемо са доњим излазом лименке (испаривача) урезивањем контролне пригушнице у овај цевовод.
Горњи излаз лименке повезујемо са усисном цеви компресора.

То је у основи то. Систем заснован на принципу рада топлотне пумпе са извором ваздуха је готово комплетан. Преостаје само сипање расхладног средства у компресор и повезивање лептира за гас са управљачком јединицом.

Домаћа топлотна пумпа

Студије су показале да период поврата опреме директно зависи од загрејане површине. Ако говоримо о кући од 400 квадратних метара, то је отприлике 2-2,5 године. Али за оне који имају мање кућиште, сасвим је могуће користити домаће пумпе. Можда се чини да је тешко направити такву опрему, али у стварности је то нешто другачије. Довољно је купити потребне компоненте и можете наставити са инсталацијом.

Први корак је куповина компресора. Можете узети онај на клима уређају. Монтирајте га на исти начин на зид зграде. Поред тога, потребан је кондензатор. Можете га сами изградити или купити. Ако идете са првом методом, биће вам потребан бакарни калем дебљине најмање 1 мм, постављен је у кућиште. То може бити резервоар одговарајуће величине. Након уградње, резервоар је заварен и направљени су потребни навојни прикључци.

Снага и ефикасност

Ако ефикасност геотермалних и водених топлотних пумпи практично не зависи од годишњег доба, онда је код ваздушних топлотних пумпи ситуација другачија. Перформансе директно зависе од спољне температуре, што је хладније, нижи је ЦОП (ефикасност).

Многи људи мисле да снага топлотне пумпе одређује колико топлоте може да произведе, али то није случај. Карактерише потрошњу енергије, а количина произведене топлоте зависи од ефикасности. Сходно томе - од температуре ваздуха изван куће.

Завршни део рада

У сваком случају, у завршној фази мораћете да ангажујете специјалисте. Знајућа особа мора да леми бакарне цеви, пумпа фреон, а такође и да први пут покрене компресор. Након састављања целокупне конструкције, она је повезана са унутрашњим системом грејања. Спољни круг се инсталира последњи, а његове карактеристике зависе од врсте топлотне пумпе која се користи.

Не превидите тако важну тачку као што је замена застарелих или оштећених ожичења у кући. Стручњаци препоручују уградњу бројила капацитета најмање 40 ампера, што би требало да буде сасвим довољно за рад топлотне пумпе.Неће бити сувишно напоменути да у неким случајевима таква опрема не испуњава очекивања. То је нарочито због нетачних термодинамичких прорачуна. Тако да се не догоди да сте потрошили пуно новца на грејање, а зими сте морали да инсталирате котао на угаљ, обратите се поузданим организацијама са позитивним критикама.

Безбедност и еколошка прихватљивост пре свега

Грејање помоћу пумпи описаних у овом чланку једна је од еколошки најприхватљивијих метода. То је углавном због смањења емисије угљен-диоксида у атмосферу, као и очувања необновљивих извора енергије. Иначе, у нашем случају се користе обновљиви извори, тако да не треба страховати да ће врућина изненада престати. Захваљујући употреби супстанце која кључа на ниским температурама, постало је могуће остварити обрнути термодинамички циклус и уз мање енергије у кућу уносити довољну количину топлоте. Што се тиче сигурности од пожара, онда је све јасно. Не постоји могућност цурења плина или мазута, експлозије, нема опасних места за складиштење запаљивих материјала и још много тога. С тим у вези, топлотне пумпе су врло добре.