Princip fungování tepelného čerpadla pro vytápění domu

K přeměně, přenosu a přeměně tepelné energie se používá speciální zařízení, které připomíná klimatizaci nebo ledničku. Tepelné čerpadlo se nepoužívá k vytápění - pouze přenáší více tepla, než kolik ze sítě přijme. Pomocí zařízení můžete pumpovat energii půdy, vzduchu nebo vody do topných komunikací.

Pracovní princip a design

Tepelné čerpadlo se skládá z freonového okruhu s kompresorem, expanzního ventilu, výměníků tepla (kondenzátor, výparník) a měděného potrubí. Sestavy jsou svázány dohromady pomocí armatur a automatických dílů.

Princip činnosti jednotky je založen na výběru nízkoteplotního tepla:

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

V procesu odebírání tepelných zdrojů se počáteční médium ochladí a chladivo vnitřního okruhu začne vařit a přeměňuje se na páru. Plyn je stlačován kompresorem a náhle ztrácí objem a současně zvyšuje teplotu a tlak. Akce vyhřívaného freonu spočívá v přenosu tepelných zdrojů do ohřívacího potrubí. Tepelná čerpadla pracují na principu uzavřeného okruhu a využívají pouze energii bez přímého ohřevu chladicí kapaliny.

Jednotka umožňuje získat 3 až 5 kW tepla z 1 kW použitých energetických zdrojů.

Odrůdy tepelných čerpadel

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

• Komprese - skládá se z kompresoru, kondenzátoru, výparníku a expandéru. Zařízení pracuje na principu cyklu komprese a expanze nosiče tepla s dalším ohřevem.
• Absorpce - fungují na bázi absorbentu a freonu. Absorpční zařízení je účinné a jedná se o čerpadlo nové generace.

Podle zdroje tepla můžete vybrat zařízení:

• vzduch - extrahuje tepelné zdroje z atmosféry;
• geotermální - odebírá energii z vody nebo půdy;
• sekundární - pracuje se sekundárním teplem vody nebo vzduchu.

Zařízení na sekundární vytápění mohou odebírat energii z odpadních vod.

Přístroj tepelného čerpadla se také liší z hlediska prostředí pro příjem a přeměnu energie, vlastností a metod provozu.

Systém podzemní vody

Zařízení vám umožňují přijímat teplo z útrob Země po celý rok. Podle typu geotermálního okruhu lze zvolit následující úpravy:

• Horizontální - systém ve formě trubek umístěných pod zamrznutím půdy, v hloubce 1,5-2 m. Teplotní režim po celý rok dosahuje + 3 ... + 15 stupňů, takže teplo lze získat kdykoli .
• Svisle - nádrž vypadá jako vrt 50-200 m hluboký. Uvnitř jsou speciální sondy, které odebírají teplo z konstantního teplotního gradientu.

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

Systém voda-voda

K vytápění místnosti budete muset použít energii podzemní vody s konstantní teplotou +7 a vyššími stupni. Tato technologie zajišťuje dodávku vody odstředivým čerpadlem do speciální stanice. Tepelná energie se přenáší do nemrznoucí směsi spodním okruhem zařízení.Tato možnost je povolena na webech:

• bez podzemní vody nebo s minimální úrovní jejich výskytu;
• se studnami, ve kterých se vodní značka nesnižuje;
• s minimálním složením soli a znečištěním;
• vybaven drenážní studnou, která je schopna přijímat od 2 400 litrů odpadní vody za hodinu.

Nejlepší volbou pro zařízení typu voda-voda je oblast poblíž řeky nebo jiného vodního útvaru.

Systém "voda-vzduch"

Tepelná čerpadla neohřívají vzduch uvnitř místnosti, ale samotný nosič tepla. Může být použit pro vytápění, přípravu teplé vody. Systém má řadu výhod:

• instalován bez vrtání vnějšího obrysu;
• je spolehlivý a odolný;
• efektivní na podzim a na jaře.

Nevýhody čerpadel zahrnují:

• pokles COP, když teplota dosáhne +1,2 stupně;
• použití reverzního odmrazování venkovní jednotky.

Stanice nejsou jediným způsobem výroby tepla. Fungují ve spojení s topným kotlem.

Systém vzduch-vzduch

Zařízení vzduch-vzduch přijímají tepelnou energii z pouličních vzduchových hmot. Navenek připomínají klimatizační zařízení, ale mohou pracovat při nízkých teplotách. Studený vzduch se ohřívá v kondenzátoru. Mezi výhody TN patří:

• náklady srovnatelné s cenou klimatizace;
• rychlá instalace;
• žádné riziko úniku nosičů tepla.

Mezi nevýhody systémů:

• schopnost pracovat pouze při teplotách do -20 stupňů;
• potřeba instalovat speciální blok uvnitř každé místnosti;
• nedostatek podmínek pro ohřev teplé vody.

K dodatečnému vytápění letní chaty nebo venkovského domu lze použít vytápěcí zařízení vzduch-vzduch.

Kritéria výběru systému

Před nákupem tepelného čerpadla musíte zvážit:

• Náklady na nastavení systému. Chcete-li připojit VT v Moskvě, budete muset položit vodorovný obrys. Vykopá se jáma (10 tisíc rublů / směnu za pronájem rypadla), poté se provede příprava na práci (5 tisíc rublů). Studna stojí 1000 rublů / lm, s přihlédnutím k instalaci a potrubí sondy. Aby systém fungoval normálně, bude zapotřebí 350 m okruhu nebo 350 tisíc rublů.
• Spotřeba energie. 9 kW tepelné čerpadlo spotřebovává 2,7 kW / h elektřiny, což je levnější než podobný elektrický kotel.
• Návratnost. Alternativní vytápění, s přihlédnutím k instalačním nákladům a spotřebě elektřiny, se vyplatí po 3 letech.
• Klimatické podmínky regionu bydliště. TH jsou neúčinné v oblastech s mrazivými zimami. Nebudou schopni odebírat požadované množství tepla z půdy, vzduchu nebo vody.
• Napájení zařízení. Majitel jednopatrového domu o rozměrech 10x10 čtverců musí provést výpočty na základě: maximální záporné teploty (-20 stupňů); teplotní rozdíly venku a v místnosti (20 - -20 = 40); tepelné ztráty stěn (cihla - 13,5 kW). K poslednímu indikátoru minimálního výkonu je třeba přidat asi 50%.
• Kapacita skladovací nádrže. Při 3 spuštění čerpadla je potřeba 30 litrů vody, při 5 spuštění - 20 litrů.

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

Výhody a nevýhody

Komunikace vytápění s tepelným čerpadlem má řadu výhod:

• úspora energie: při spotřebě 1 kW / h se získá 4 kW / h tepla;
• snížení nákladů na opravu systému;
• všestrannost - vhodné pro instalaci v oblastech bez plynového vedení, elektrického vedení, protože bude pracovat na vzduchu, půdě nebo vodě;
• plná automatizace systému - v případě dlouhé nepřítomnosti může majitel nastavit konstantní teplotní režim +10 stupňů;
• bezpečnost životního prostředí - neprodukuje oxidy, kyseliny a benzoové sloučeniny;
• žádné nouzové situace - chladicí kapalina a součásti systému se nezahřívají na kritické teploty;
• schopnost pracovat při teplotách až do -15 stupňů;
• reverzibilita - jednotky v létě chladí dům, odvádějí teplo z místností a směrují ho do záložního prostředí;
• dlouhodobé používání: bez generální opravy se čerpadlo používá po dobu 25–50 let, náhradní díl kompresoru selže každých 15–20 let.

Mezi nevýhody používání tepelných čerpadel patří:

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

V systémech podlahového vytápění je povoleno používat fancoily, které přenášejí teplo nebo chlad na vzduch z vody. Pokud máte starý dům, budete potřebovat přestavbu topení.

Populární výrobci tepelných čerpadel

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

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

DIY tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlo je možné vyrobit sami pouze pro vytápění malého domu.

1. Kupte si starou ledničku a demontujte ji odstraněním automatizace.
2. Vyrobte kondenzátor ze 100 litrové ocelové nádrže rozřezané na polovinu. Do nádrže je umístěna měděná cívka se stěnami o tloušťce 1 mm.
3. Vytvořte cívku navinutím měděné trubice kolem lahve na plyn nebo kyslík a dodržujte stejnou vzdálenost mezi závity.
4. Opravte otáčky provlečením drátu otvory v hliníkových rozích.
5. Svařte části nádrže.
6. Vytvořte výparník ze 60-80 litrové plastové nádoby. Je vybaven cívkou a závitem pro odtokové a přívodní potrubí.
7. Nainstalujte zařízení do místnosti a přiveďte k němu 2 vzduchové kanály, rozřezané na přední křídlo.
8. Pájejte měděné trubky, čerpadlo ve freonu.
9. Proveďte počáteční spuštění a připojte konstrukci k topení.

Vzduch bude přiváděn horním kanálem do mrazničky, ochlazován a přiváděn do skříně. Po zahřátí výměníkem tepla na zadní stěně vstoupí do místnosti vzduchové hmoty.

Výsledkem práce je získání systému s uzavřenou smyčkou. Cirkuluje v něm chladivo, které odebírá a přenáší energii z výparníku do kondenzátoru. Přijatá tepelná energie má malý výkon, a proto je nutné dodatečně připojit teplou podlahu nebo radiátory s nízkou setrvačností.

Teplota vody na výstupu nebude větší než 50-60 stupňů.

Systém

Schéma bivalentního topného systému pomůže ušetřit na nezávislé výrobě zařízení a jeho instalaci. Zahrnuje výpočet výkonu tepelného čerpadla na základě minimální teploty. Jednotka nebude po celý rok fungovat na plný výkon.

Nanos je v tomto případě pasivní jednotka, ke které je připojen plynový kotel nebo kotel na tuhá paliva. Bypass je připojen k druhému.

Úpravy tepelného čerpadla jsou efektivní, ale drahé zařízení. S dlouhou dobou návratnosti budou jedinou alternativou v oblastech bez dodávky plynu.