Rodzaje pomp ciepła dla domu. Prawdziwe doświadczenie w obsłudze pompy ciepła powietrze-woda. Wyposażenie obiektów o dużym zużyciu ciepła

Sytuacja jest taka, że najpopularniejszym obecnie sposobem ogrzewania domu jest wykorzystanie kotłów grzewczych – gazowych, na paliwo stałe, olej napędowy i znacznie rzadziej – elektrycznych. Ale tak proste, a jednocześnie zaawansowane technologicznie systemy, jak pompy ciepła, nie rozpowszechniły się i nie bez powodu. Dla tych, którzy kochają i potrafią wszystko z góry obliczyć, ich zalety są oczywiste. Pompy ciepła do ogrzewania nie spalają niezastąpionych rezerw zasoby naturalne, co jest niezwykle ważne nie tylko z punktu widzenia ochrony środowiska, ale także pozwala zaoszczędzić na surowcach energetycznych, które z roku na rok stają się coraz droższe. Ponadto za pomocą pomp ciepła można nie tylko ogrzać pomieszczenie, ale także podgrzać ciepłą wodę na potrzeby gospodarstwa domowego, a także klimatyzować pomieszczenie w letnie upały.

Zasada działania pompy ciepła

Przyjrzyjmy się bliżej zasadzie działania pompy ciepła. Przypomnij sobie, jak działa lodówka. Ciepło umieszczonych w nim produktów jest wypompowywane i wyrzucane na grzejnik umieszczony na tylnej ścianie. Możesz to łatwo sprawdzić dotykając go. Zasada działania klimatyzatorów domowych jest w przybliżeniu taka sama: wypompowują ciepło z pomieszczenia i wyrzucają je na grzejnik umieszczony na zewnętrznej ścianie budynku.

Działanie pompy ciepła, lodówki i klimatyzatora opiera się na cyklu Carnota.

Płyn chłodzący poruszający się wzdłuż źródła ciepła o niskiej temperaturze, na przykład gleby, nagrzewa się o kilka stopni.
Następnie trafia do wymiennika ciepła zwanego parownikiem. W parowniku płyn chłodzący oddaje zgromadzone ciepło do czynnika chłodniczego. Chłodziwo to specjalny płyn, który w niskich temperaturach zamienia się w parę.
Przejmując temperaturę płynu chłodzącego, ogrzany czynnik chłodniczy zamienia się w parę i wchodzi do sprężarki. Sprężarka spręża czynnik chłodniczy, tj. wzrost jego ciśnienia, przez co wzrasta również jego temperatura.
Gorący, sprężony czynnik chłodniczy wchodzi do innego wymiennika ciepła zwanego skraplaczem. Tutaj czynnik chłodniczy przekazuje swoje ciepło innemu czynnikowi chłodzącemu, który jest dostarczany w systemie grzewczym domu (woda, środek przeciw zamarzaniu, powietrze). To schładza czynnik chłodniczy i zamienia go z powrotem w ciecz.
Następnie czynnik chłodniczy dostaje się do parownika, gdzie jest podgrzewany przez nową porcję ogrzanego płynu chłodzącego i cykl się powtarza.

Pompa ciepła do działania potrzebuje prądu. Ale nadal jest to o wiele bardziej opłacalne niż używanie wyłącznie grzejnika elektrycznego. Ponieważ kocioł elektryczny lub grzejnik elektryczny zużywa dokładnie taką samą ilość energii elektrycznej, jaką wytwarza ciepło. Na przykład, jeśli grzejnik ma moc znamionową 2 kW, zużywa 2 kW na godzinę i wytwarza 2 kW ciepła. Pompa ciepła wytwarza od 3 do 7 razy więcej ciepła niż zużywa energii elektrycznej. Na przykład sprężarka i pompa zużywają 5,5 kW/godzinę, a wytwarzane ciepło wynosi 17 kW/godzinę. To właśnie ta wysoka wydajność jest główną zaletą pompy ciepła.

Zalety i wady systemu grzewczego z pompą ciepła

Wokół pomp ciepła narosło wiele legend i nieporozumień, mimo że nie są one aż tak innowacyjnym i zaawansowanym technologicznie wynalazkiem. Wszystkie „ciepłe” stany w USA, prawie cała Europa i Japonia, gdzie technologia jest od dawna dopracowana niemal do perfekcji, ogrzewane są za pomocą pomp ciepła. Swoją drogą nie należy myśleć, że taki sprzęt jest technologią czysto zagraniczną i trafił do nas całkiem niedawno. Przecież w ZSRR takie jednostki były używane w obiektach doświadczalnych. Przykładem tego jest sanatorium Przyjaźń w Jałcie. Oprócz futurystycznej architektury, przypominającej „chatę na udach kurczaka”, sanatorium to słynie także z tego, że od lat 80. XX w. do ogrzewania wykorzystuje przemysłowe pompy ciepła. Źródłem ciepła jest pobliskie morze, a sama przepompownia nie tylko ogrzewa wszystkie pomieszczenia sanatorium, ale także zapewnia ciepłą wodę, podgrzewa wodę w basenie i chłodzi ją w gorących porach roku. Spróbujmy więc rozwiać mity i ustalić, czy ma sens ogrzewać dom w ten sposób.

Zalety systemów grzewczych z pompą ciepła:

Oszczędność energii. W połączeniu z rosnącymi cenami gazu i oleju napędowego jest to bardzo istotna zaleta. W kolumnie „miesięczne wydatki” pojawi się jedynie prąd, na który jak już pisaliśmy potrzeba znacznie mniej niż faktycznie wyprodukowane ciepło. Kupując urządzenie należy zwrócić uwagę na taki parametr jak współczynnik przemiany cieplnej „ϕ” (zwany także współczynnikiem przemiany cieplnej, współczynnikiem przemiany mocy lub temperatury). Pokazuje stosunek ilości wytworzonego ciepła do pobranej energii. Przykładowo, jeśli ϕ=4, to przy zużyciu 1 kW/h otrzymamy 4 kW/h energii cieplnej.
Oszczędności w utrzymaniu. Pompa ciepła nie wymaga specjalnego traktowania. Koszty jego utrzymania są minimalne.
Można go zainstalować w dowolnym miejscu. Źródłami ciepła niskotemperaturowego do pracy pompy ciepła może być gleba, woda lub powietrze. Gdziekolwiek zbudujesz dom, nawet na skalistym terenie, zawsze będzie okazja, aby znaleźć „pożywienie” dla jednostki. Na obszarach oddalonych od magistrali gazowej jest to jeden z najbardziej optymalnych systemów grzewczych. Nawet w regionach bez linii energetycznych można zainstalować silnik benzynowy lub wysokoprężny, aby zapewnić działanie sprężarki.
Nie ma potrzeby monitorowania pracy pompy, dolać paliwa, tak jak ma to miejsce w przypadku kotła na paliwo stałe lub na olej napędowy. Cały system grzewczy z pompą ciepła jest zautomatyzowany.
Możesz wyjechać na długi czas i nie bój się, że system się zawiesi. Jednocześnie możesz zaoszczędzić pieniądze, instalując pompę, która zapewni temperaturę +10 ° C w salonie.
Bezpieczny dla środowiska. Dla porównania, podczas korzystania z tradycyjnych kotłów spalających paliwo zawsze tworzą się różne tlenki CO, CO2, NOx, SO2, PbO2, w wyniku czego wokół domu na glebie osadzają się kwasy fosforowy, azotawy, siarkowy i związki benzoesowe. Gdy pompa ciepła pracuje, nie jest emitowana żadna emisja. A czynniki chłodnicze stosowane w systemie są całkowicie bezpieczne.
Tutaj również można to zauważyć ochrona niezastąpionych zasobów naturalnych planety.
Bezpieczeństwo ludzi i mienia. Nic w pompie ciepła nie nagrzewa się wystarczająco, aby spowodować przegrzanie lub eksplozję. Poza tym po prostu nie ma w nim nic, co mogłoby eksplodować. Można go zatem zaliczyć do jednostek całkowicie ognioodpornych.
Pompy ciepła działają z powodzeniem nawet w temperaturze otoczenia -15°C. Jeśli więc ktoś myśli, że takim systemem można ogrzać dom tylko w regionach, w których zimy są ciepłe do +5°C, to się myli.
Odwracalność pompy ciepła. Niezaprzeczalną zaletą jest uniwersalność instalacji, dzięki której można grzać zimą i chłodzić latem. W upalne dni pompa ciepła pobiera ciepło z pomieszczenia i przesyła je do gruntu w celu magazynowania, skąd zostanie odebrane zimą. Należy pamiętać, że nie wszystkie pompy ciepła mają funkcję rewersu, ale tylko niektóre modele.
Trwałość. Przy odpowiedniej pielęgnacji pompy ciepła w systemie grzewczym mogą wytrzymać od 25 do 50 lat bez większych napraw, a tylko raz na 15 do 20 lat konieczna będzie wymiana sprężarki.

Wady systemów grzewczych z pompą ciepła:

Duża inwestycja początkowa. Oprócz tego, że ceny pomp ciepła do ogrzewania są dość wysokie (od 3 000 do 10 000 USD), na instalację systemu geotermalnego trzeba będzie wydać nie mniej niż na samą pompę. Wyjątkiem jest powietrzna pompa ciepła, która nie wymaga dodatkowej pracy. Pompa ciepła nie zwróci się szybko (w ciągu 5 - 10 lat). Zatem odpowiedź na pytanie, czy zastosować pompę ciepła do ogrzewania, zależy raczej od preferencji właściciela, jego możliwości finansowe i warunki budowy. Na przykład w regionie, w którym zasilanie magistrali gazowej i podłączenie do niej kosztuje tyle samo, co pompa ciepła, sensowne jest preferowanie tej drugiej.

W regionach, gdzie w zimie temperatury spadają poniżej -15°C, należy zastosować dodatkowe źródło ciepła. Nazywa się to biwalentny system grzewczy, w którym pompa ciepła dostarcza ciepło, gdy na ulicy jest -20°C, a gdy nie daje sobie rady, podłącza się np. grzejnik elektryczny lub kocioł gazowy, albo generator ciepła.

Najbardziej wskazane jest stosowanie pompy ciepła w systemach z czynnikiem chłodzącym o niskiej temperaturze, Jak na przykład system „ciepłej podłogi”.(+35°C) i klimakonwektory(+35 - +45°C). Klimakonwektory Są to konwektory wentylatorowe, w których ciepło/zimno przekazywane jest z wody do powietrza. Aby zainstalować taki system w starym domu, wymagana będzie całkowita przebudowa i przebudowa, co pociągnie za sobą dodatkowe koszty. Nie jest to wadą przy budowie nowego domu.
Przyjazność dla środowiska pomp ciepła, pobierając ciepło z wody i gleby, nieco względne. Faktem jest, że podczas pracy przestrzeń wokół rur chłodziwa ochładza się, co zakłóca ustalony ekosystem. Przecież nawet w głębi gleby żyją mikroorganizmy beztlenowe, zapewniające żywotną aktywność bardziej złożonych systemów. Z drugiej strony, w porównaniu z produkcją gazu lub ropy, szkody spowodowane pompą ciepła są minimalne.

Źródła ciepła do pracy pompy ciepła

Pompy ciepła pobierają ciepło z tych naturalnych źródeł, które w ciepłym okresie akumulują promieniowanie słoneczne. Pompy ciepła różnią się w zależności od źródła ciepła.

Podkładowy

Gleba jest najbardziej stabilnym źródłem ciepła, które gromadzi się w ciągu sezonu. Na głębokości 5–7 m temperatura gleby jest prawie zawsze stała i wynosi w przybliżeniu +5–+8°C, a na głębokości 10 m jest zawsze stała +10°C. Ciepło z gruntu można pozyskać na dwa sposoby.

Poziomy kolektor gruntowy Jest to poziomo ułożona rura, przez którą przepływa płyn chłodzący. Głębokość kolektora poziomego obliczana jest indywidualnie w zależności od warunków, czasami wynosi 1,5 – 1,7 m – głębokość zamarzania gruntu, czasami mniejsza – 2 – 3 m, aby zapewnić większą stabilność temperatur i mniejszą różnicę, a czasami tylko 1 – 1,2 m - tutaj gleba zaczyna się szybciej nagrzewać na wiosnę. Zdarzają się przypadki, gdy instalowany jest dwuwarstwowy kolektor poziomy.

Poziome rury kolektora mogą mieć różne średnice: 25 mm, 32 mm i 40 mm. Kształt ich układu może być również inny - wąż, pętla, zygzak, różne spirale. Odległość między rurami w wężu musi wynosić co najmniej 0,6 m, a zwykle wynosi 0,8 - 1 m.

Specyficzne odprowadzanie ciepła na metr bieżący rury zależy od struktury gleby:

Suchy piasek - 10 W/m;
Sucha glina - 20 W/m;
Glina jest bardziej wilgotna – 25 W/m;
Glina o bardzo dużej zawartości wody - 35 W/m.

Aby ogrzać dom o powierzchni 100 m2, pod warunkiem, że gleba jest wilgotna, gliniasta, potrzebne będzie 400 m2 powierzchni gruntu pod kolektor. To całkiem sporo - 4 - 5 akrów. Biorąc pod uwagę fakt, że na tym terenie nie powinno być żadnych budynków i dozwolone są jedynie trawniki i klomby z rocznymi kwiatami, nie każdy może sobie pozwolić na wyposażenie poziomego kolektora.

Przez rury kolektora przepływa specjalna ciecz, tzw "solanka" Lub płyn przeciw zamarzaniu na przykład 30% roztwór glikolu etylenowego lub glikolu propylenowego. „Solanka” pobiera ciepło z gruntu i przesyłane jest do pompy ciepła, gdzie przekazuje je do czynnika chłodniczego. Ochłodzona „solanka” przepływa ponownie do kolektora gruntowego.

Pionowa sonda gruntowa to system rur zakopanych na głębokość 50 - 150 m. Może to być pojedyncza rura w kształcie litery U, obniżona na większą głębokość 80 - 100 m i wypełniona zaprawą betonową. A może system rur w kształcie litery U obniżony o 20 m w celu gromadzenia energii z większego obszaru. Prowadzenie prac wiertniczych do głębokości 100 – 150 m jest nie tylko kosztowne, ale wymaga także uzyskania specjalnego zezwolenia, dlatego często uciekają się do sprytu i wyposażają kilka sond o małej głębokości. Odległość między takimi sondami wynosi 5 - 7 m.

Specyficzne odprowadzanie ciepła z kolektora pionowego zależy również od skały:

Suche skały osadowe - 20 W/m;
Skały osadowe nasycone wodą i gruntem skalistym - 50 W/m;
Gleba skalista o wysokim współczynniku przewodzenia ciepła - 70 W/m;
Woda podziemna (gruntowa) - 80 W/m.

Powierzchnia wymagana dla kolektora pionowego jest bardzo mała, ale koszt ich montażu jest wyższy niż w przypadku kolektora poziomego. Zaletą kolektora pionowego jest także stabilniejsza temperatura i większe odprowadzanie ciepła.

Woda

Wodę można wykorzystywać jako źródło ciepła na różne sposoby.

Kolektor na dnie otwartego, niezamarzającego zbiornika- rzeki, jeziora, morza - przedstawia rury z „solanką” zanurzone za pomocą ładunku. Ze względu na wysoką temperaturę chłodziwa metoda ta jest najbardziej opłacalna i ekonomiczna. Tylko ci, od których zbiornik znajduje się nie dalej niż 50 m, mogą zainstalować kolektor wody, w przeciwnym razie stracona zostanie wydajność instalacji. Jak rozumiesz, nie każdy ma takie warunki. Jednak niestosowanie pomp ciepła dla mieszkańców wybrzeża jest po prostu krótkowzroczne i głupie.

Kolektor w kanałach kanalizacyjnych lub ścieki po instalacje techniczne można wykorzystać do ogrzewania domów, a nawet wieżowców i przedsiębiorstw przemysłowych na terenie miasta, a także do przygotowania ciepłej wody. Co z powodzeniem robi się w niektórych miastach naszej Ojczyzny.

Studnia lub woda gruntowa używane rzadziej niż inne kolekcjonerki. System taki polega na budowie dwóch studni, z jednej pobierana jest woda, która przekazuje ciepło czynnikowi chłodniczemu w pompie ciepła, a schłodzona woda jest odprowadzana do drugiej. Zamiast studni może znajdować się studnia filtracyjna. W każdym przypadku studnia zrzutowa powinna znajdować się w odległości 15–20 m od pierwszej, a nawet poniżej (wody gruntowe również mają swój własny przepływ). Ten system Jest to dość trudne w obsłudze, ponieważ należy monitorować jakość dopływającej wody - filtrować ją i chronić części pompy ciepła (parownik) przed korozją i zanieczyszczeniem.

Powietrze

Najprostszy projekt to instalacja grzewcza z powietrzną pompą ciepła. Nie jest potrzebny dodatkowy kolektor. Powietrze z otoczenia bezpośrednio dostaje się do parownika, gdzie przekazuje ciepło czynnikowi chłodniczemu, który z kolei przekazuje ciepło czynnikowi chłodzącemu wewnątrz domu. Może to być powietrze do klimakonwektorów lub woda do podgrzewanych podłóg i grzejników.

Koszty instalacji powietrznej pompy ciepła są minimalne, ale wydajność instalacji w dużym stopniu zależy od temperatury powietrza. W regionach o ciepłych zimach (do +5 - 0°C) jest to jedno z najbardziej ekonomicznych źródeł ciepła. Jeśli jednak temperatura powietrza spadnie poniżej -15°C, wydajność spada tak bardzo, że nie ma sensu używać pompy, a bardziej opłaca się włączyć konwencjonalną nagrzewnicę elektryczną lub bojler.

Opinie na temat powietrznych pomp ciepła do ogrzewania są bardzo sprzeczne. Wszystko zależy od regionu ich użytkowania. Warto je stosować w regionach o ciepłych zimach, na przykład w Soczi, gdzie nie jest potrzebne nawet dodatkowe źródło ciepła w przypadku silnych mrozów. Powietrzne pompy ciepła można również instalować w regionach, w których powietrze jest stosunkowo suche, a temperatura zimą spada do -15°C. Jednak w wilgotnym i zimnym klimacie takie instalacje cierpią z powodu oblodzenia i zamarzania. Sople przyklejające się do wentylatora uniemożliwiają prawidłową pracę całego układu.

Ogrzewanie pompą ciepła: koszt systemu i koszty eksploatacji

Moc pompy ciepła dobierana jest w zależności od funkcji, jakie zostaną jej przypisane. Jeśli tylko ogrzewanie, obliczenia można wykonać w specjalnym kalkulatorze, który uwzględnia straty ciepła budynku. Nawiasem mówiąc, najlepsza wydajność pompy ciepła występuje, gdy straty ciepła w budynku nie przekraczają 80 - 100 W/m2. Dla uproszczenia zakładamy, że do ogrzania domu o powierzchni 100 m2, stropach o wysokości 3 m i stratach ciepła 60 W/m2 potrzebna jest pompa o mocy 10 kW. Aby podgrzać wodę, będziesz musiał wziąć jednostkę z rezerwą mocy - 12 lub 16 kW.

Koszt pompy ciepła zależy nie tylko od mocy, ale także od niezawodności i wymagań producenta. Na przykład jednostka o mocy 16 kW Produkcja rosyjska będzie kosztować 7 000 USD, a zagraniczna pompa RFM 17 o mocy 17 kW kosztuje około 13 200 USD. ze wszystkimi powiązanymi urządzeniami z wyjątkiem kolektora.

Następna linia wydatków będzie układ zbiorników. Zależy to również od mocy instalacji. Przykładowo, dla domu o powierzchni 100 m2, w którym wszędzie zainstalowano podgrzewaną podłogę (100 m2) lub grzejniki o powierzchni 80 m2, a także do podgrzewania wody do +40°C przy wydajności 150 l/godz. trzeba wiercić studnie dla kolektorów. Taki kolektor pionowy będzie kosztować 13 000 USD.

Kolektor na dnie zbiornika będzie kosztować nieco mniej. Na tych samych warunkach będzie kosztować 11 000 dolarów. Lepiej jednak sprawdzić koszt instalacji systemu geotermalnego w wyspecjalizowanych firmach, może on się znacznie różnić. Przykładowo instalacja kolektora poziomego dla pompy o mocy 17 kW będzie kosztować jedynie 2500 USD. A w przypadku powietrznej pompy ciepła kolektor w ogóle nie jest potrzebny.

Łączny koszt pompy ciepła wynosi 8000 USD. Średnio koszt budowy kolektora wynosi 6000 USD. przeciętny.

Miesięczny koszt ogrzewania pompą ciepła obejmuje wyłącznie ogrzewanie koszty energii elektrycznej. Można je obliczyć w następujący sposób: pobór mocy musi być wskazany na pompie. Przykładowo dla wspomnianej pompy o mocy 17 kW pobór mocy wynosi 5,5 kW/h. Łącznie system ciepłowniczy pracuje 225 dni w roku, tj. 5400 godzin. Biorąc pod uwagę fakt, że znajdująca się w nim pompa ciepła i sprężarka pracują cyklicznie, zużycie energii należy zmniejszyć o połowę. W sezonie grzewczym zostanie wydane 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW.

Mnożymy liczbę kW wydanych przez koszt energii w Twoim regionie. Na przykład 0,05 USD za 1 kW/godz. W sumie rocznie zostanie wydane 742,5 USD. Za każdy miesiąc, w którym pompa ciepła pracowała na ogrzewanie, kosztuje to 100 USD. koszty energii elektrycznej. Jeśli podzielisz wydatki przez 12 miesięcy, otrzymasz 60 USD miesięcznie.

Należy pamiętać, że im niższy pobór prądu przez pompę ciepła, tym niższe miesięczne koszty. Na przykład istnieją pompy o mocy 17 kW, które zużywają tylko 10 000 kW rocznie (koszt 500 cu). Ważne jest również, aby wydajność pompy ciepła była tym większa, im mniejsza jest różnica temperatur pomiędzy źródłem ciepła a czynnikiem chłodzącym w systemie grzewczym. Dlatego mówią, że bardziej opłaca się instalować ciepłe podłogi i klimakonwektory. Chociaż można również zainstalować standardowe grzejniki z czynnikiem chłodzącym o wysokiej temperaturze (+65 - +95 °C), ale z dodatkowym akumulatorem ciepła, na przykład kocioł z ogrzewaniem pośrednim. Kocioł służy także do dodatkowego podgrzewania ciepłej wody.

Pompy ciepła są korzystne w przypadku stosowania w systemach biwalentnych. Oprócz pompy można zamontować kolektor słoneczny, który w lecie może w pełni zasilić pompę w prąd, gdy pracuje ona w celu chłodzenia. Do ubezpieczenia zimowego można dodać generator ciepła, który będzie podgrzewał wodę do zaopatrzenia w ciepłą wodę oraz grzejniki wysokotemperaturowe.

Dziś temat ogrzewania tzw. sektora prywatnego jest niezwykle aktualny. Jak pokazuje praktyka, nie zawsze przebiega tam gazociąg, dlatego ludzie zmuszeni są szukać alternatywnych źródeł ciepła. Porozmawiajmy w tym artykule o tym, czym jest gruntowa geotermalna pompa ciepła lub, jak to się nazywa w życiu codziennym, pompa ciepła. Zasada działania tego urządzenia nie jest znana każdemu, podobnie jak jego konstrukcja. Postaramy się uporządkować te sprawy.

Co chcesz wiedzieć?

Można powiedzieć, że skoro pompy ciepła są tak wydajne, to dlaczego są tak mało rozpowszechnione. Chodzi o wysoki koszt sprzętu i instalacji. Z tego prostego powodu wielu rezygnuje z tej decyzji i wybiera, powiedzmy, kotły elektryczne lub węglowe. Niemniej jednak nie należy rezygnować z tej opcji z wielu powodów, o których z pewnością porozmawiamy w tym artykule. Po zainstalowaniu pompy ciepła stają się bardzo ekonomiczne, ponieważ wykorzystują energię gruntu. Pompa geotermalna to pompa 3 w 1. Łączy w sobie nie tylko kocioł grzewczy i system ciepłej wody, ale także klimatyzator. Przyjrzyjmy się bliżej temu sprzętowi i rozważmy wszystkie jego mocne i słabe strony.

Zasada działania urządzenia

Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania polega na wykorzystaniu różnicy potencjałów energii cieplnej. Dlatego taki sprzęt można stosować w każdym środowisku. Najważniejsze jest to, że jego temperatura wynosi co najmniej 1 stopień Celsjusza.

Mamy płyn chłodzący, który przepływa rurociągiem, gdzie w rzeczywistości nagrzewa się o 2-5 stopni. Następnie chłodziwo dostaje się do wymiennika ciepła (obieg wewnętrzny), gdzie uwalnia zgromadzoną energię. W tym momencie w obwodzie zewnętrznym znajduje się czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze wrzenia. W związku z tym zamienia się w gaz. Gaz wpływający do sprężarki jest sprężany, co powoduje jeszcze wyższą jego temperaturę. Następnie gaz trafia do skraplacza, gdzie traci ciepło i oddaje je z powrotem do systemu grzewczego. Czynnik chłodniczy staje się ciekły i przepływa z powrotem do obwodu zewnętrznego.

Krótko o rodzajach pomp ciepła

Obecnie istnieje kilka popularnych konstrukcji pomp geotermalnych. Ale w każdym razie ich zasadę działania można porównać z działaniem urządzeń chłodniczych. Dlatego niezależnie od rodzaju pompa może pełnić funkcję klimatyzatora latem. Zatem pompy ciepła klasyfikuje się według tego, skąd mogą pozyskiwać ciepło:

Z ziemi;
Ze zbiornika;
Z powietrza.

Pierwszy typ jest najbardziej preferowany w zimnych regionach. Faktem jest, że temperatura powietrza często spada do -20 i poniżej (na przykładzie Federacji Rosyjskiej), ale głębokość zamarzania gleby jest zwykle niewielka. Jeśli chodzi o zbiorniki, to nie wszędzie są one dostępne i korzystanie z nich nie jest zbyt wskazane. W każdym razie do ogrzewania domu lepiej wybrać gruntową pompę ciepła. Przyjrzeliśmy się trochę zasadzie działania urządzenia, więc idziemy dalej.

„Woda gruntowa”: jak najlepiej ją umieścić?

Pozyskiwanie ciepła z gruntu uważane jest za najbardziej właściwe i racjonalne. Wynika to z faktu, że na głębokości 5 metrów praktycznie nie występują wahania temperatury. Jako chłodziwo stosuje się specjalny płyn. Powszechnie nazywa się ją solanką. Jest całkowicie przyjazny dla środowiska.

Jeśli chodzi o metodę umieszczania, istnieją poziome i pionowe. Pierwszy typ charakteryzuje się tym, że rury z tworzywa sztucznego reprezentujące kontur zewnętrzny są układane poziomo na powierzchni. Jest to bardzo problematyczne, ponieważ prace związane z układaniem muszą być wykonywane na powierzchni 25-50 metry kwadratowe. W przypadku układu pionowego wiercone są studnie pionowe o głębokości 50-150 metrów. Im głębiej sondy zostaną umieszczone, tym bardziej wydajna będzie geotermalna pompa ciepła. Omówiliśmy już zasadę działania, a teraz porozmawiamy o ważniejszych szczegółach.

Pompa ciepła woda-woda: zasada działania

Nie należy też od razu dyskontować możliwości wykorzystania energii kinetycznej wody. Faktem jest, że na dużych głębokościach temperatura pozostaje dość wysoka i zmienia się w małych zakresach, jeśli w ogóle występuje. Możesz iść na kilka sposobów i użyć:

Otwarte zbiorniki wodne, takie jak rzeki i jeziora.
Wody gruntowe (odwiert, studnia).
Ścieki z obiegów przemysłowych (zaopatrzenie w wodę powrotną).

Z ekonomicznego i technicznego punktu widzenia najłatwiej jest ustawić pracę pompy geotermalnej w zbiorniku otwartym. Jednocześnie nie ma znaczących różnic konstrukcyjnych między pompami grunt-woda i woda-woda. W tym drugim przypadku rury zanurzone w otwartym zbiorniku zasilane są ładunkiem. Jeśli chodzi o wykorzystanie wód gruntowych, projekt i instalacja są bardziej złożone. Konieczne jest wydzielenie oddzielnej studni do odprowadzania wody.

Zasada działania pompy ciepła powietrze-woda

Ten typ pomp jest uważany za jeden z najmniej wydajnych z wielu powodów. Po pierwsze, w porze zimnej temperatura mas powietrza znacznie spada. Ostatecznie prowadzi to do zmniejszenia mocy pompy. Może nie poradzić sobie z ogrzewaniem dużego domu. Po drugie, projekt jest bardziej złożony i mniej niezawodny. Jednak koszty instalacji i konserwacji są znacznie obniżone. Wynika to z faktu, że nie potrzebujesz zbiornika, studni, a także nie musisz kopać rowów pod rury w swoim domku letniskowym.

System umieszcza się na dachu budynku lub w innym dogodnym miejscu. Warto zauważyć, że ten projekt ma jedną istotną zaletę. Polega na możliwości ponownego wykorzystania spalin i powietrza opuszczającego pomieszczenie. Może to zrekompensować niewystarczającą moc sprzętu w zimie.

Pompy powietrze-powietrze i coś jeszcze

Takie instalacje są jeszcze mniej powszechne niż „Powietrze-woda”, co wynika z wielu powodów. Jak można się domyślić, w naszym przypadku powietrze służy jako czynnik chłodzący, który jest podgrzewany przez cieplejszą masę powietrza z otoczenia. Istnieje wiele wad takiego systemu, od niskiej wydajności po wysokie koszty Pompa ciepła powietrze-powietrze, której zasada działania jest znana, nie jest zła tylko w ciepłych regionach.

Tu też są mocne strony. Po pierwsze, niski koszt chłodziwa. Najprawdopodobniej nie wystąpi problem nieszczelności kanału powietrznego. Po drugie, skuteczność takiego rozwiązania jest niezwykle wysoka w okresie wiosenno-jesiennym. Zimą nie zaleca się stosowania powietrznej pompy ciepła, której zasadę działania omówiliśmy.

Domowa pompa ciepła

Badania wykazały, że okres zwrotu sprzętu zależy bezpośrednio od ogrzewanej powierzchni. Jeśli mówimy o domu o powierzchni 400 metrów kwadratowych, to jest to około 2-2,5 roku. Ale dla tych, którzy mają mniejszy dom, całkiem możliwe jest użycie domowych pomp. Może się wydawać, że wykonanie takiego sprzętu jest trudne, ale w rzeczywistości trochę tak nie jest. Wystarczy kupić niezbędne komponenty i można rozpocząć instalację.

Pierwszym krokiem jest zakup kompresora. Możesz wziąć ten na klimatyzator. W ten sam sposób zamontuj go na ścianie budynku. Ponadto potrzebny jest kondensator. Możesz go zbudować samodzielnie lub kupić. Jeśli wybierzesz pierwszą metodę, będziesz potrzebować cewki miedzianej o grubości co najmniej 1 mm; Może to być zbiornik o odpowiednich wymiarach. Po zamontowaniu zbiornik jest spawany i wykonywane są niezbędne połączenia gwintowe.

Ostatnia część pracy

W każdym razie na ostatnim etapie będziesz musiał zatrudnić specjalistę. Jest to osoba posiadająca wiedzę, która powinna przeprowadzić lutowanie rurek miedzianych, pompowanie freonu, a także pierwsze uruchomienie sprężarki. Po zmontowaniu całej konstrukcji podłącza się ją do wewnętrznego systemu grzewczego. Obieg zewnętrzny montowany jest jako ostatni, a jego właściwości zależą od rodzaju zastosowanej pompy ciepła.

Nie trać z oczu tak ważnego punktu, jak wymiana przestarzałego lub uszkodzonego okablowania w domu. Eksperci zalecają zainstalowanie licznika o mocy co najmniej 40 amperów, co powinno wystarczyć do obsługi pompy ciepła. Warto zaznaczyć, że w niektórych przypadkach taki sprzęt nie spełnia oczekiwań. Wynika to w szczególności z niedokładnych obliczeń termodynamicznych. Aby uniknąć wydawania dużych pieniędzy na ogrzewanie i konieczności instalowania kotła węglowego w zimie, skontaktuj się z zaufanymi organizacjami z pozytywnymi recenzjami.

Bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska są na pierwszym miejscu

Ogrzewanie za pomocą pomp opisanych w tym artykule jest jedną z najbardziej przyjaznych środowisku metod. Dzieje się tak głównie dzięki ograniczeniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery, a także ochronie nieodnawialnych zasobów energii. Swoją drogą, w naszym przypadku korzystamy z zasobów odnawialnych, więc nie ma co się bać, że nagle zabraknie ciepła. Dzięki zastosowaniu substancji wrzącej w niskich temperaturach możliwa stała się realizacja odwrotnego obiegu termodynamicznego i przy niższych kosztach energii dostarczenie do domu wystarczającej ilości ciepła. Jeśli chodzi o bezpieczeństwo przeciwpożarowe, tutaj wszystko jest jasne. Nie ma możliwości wycieku gazu, oleju opałowego, eksplozji, niebezpiecznych miejsc do przechowywania materiałów łatwopalnych i wielu innych. Pod tym względem pompy ciepła sprawdzają się bardzo dobrze.

Wniosek

Teraz już całkowicie wiesz, czym jest pompa ciepła i czym może być (zasada działania). Możliwe jest wykonanie takiej jednostki własnymi rękami, a w niektórych przypadkach jest to nawet konieczne. W takim przypadku możesz zaoszczędzić około 30% na zakupie sprzętu. Ale znowu prace instalacyjne powinny być najlepiej wykonywane przez specjalistę, to samo dotyczy przeprowadzanych obliczeń.

Cokolwiek można powiedzieć, dziś jest to nadal dość drogi rodzaj ogrzewania z długim okresem zwrotu. W większości przypadków znacznie łatwiej jest zainstalować gaz lub ogrzewanie węglem lub drewnem. Niemniej jednak w przypadku dużych domów wiejskich jest to bardzo obiecujący rodzaj ogrzewania. Jeśli mówimy o wydajności sprzętu, okazuje się, że za 1 kW wydanej energii otrzymujemy około 5-7 kW ciepła. Jeśli chodzi o chłodzenie, jest to moc wyjściowa 2-2,5 kW, co również jest bardzo dobre. Warto również dodać, że pompa pracuje cicho. To w zasadzie wszystko, co można powiedzieć na ten temat.

Z roku na rok przed zakupem sprzętu do ogrzewania domu konsumenci kierują się zasadnym pytaniem o oszczędność pieniędzy na procesie ogrzewania. Ten punkt niepokoi wielu ze względu na ciągły wzrost cen wszystkich znanych rodzajów paliw. Kilkadziesiąt lat temu naukowcy zaproponowali alternatywną opcję - pozyskiwanie energii z otaczającej przestrzeni. System ten nazywany jest ogrzewaniem pompą ciepła i jest skutecznie stosowany w krajach europejskich i Japonii.

Problemy rozwiązano instalując pompę ciepła

Sprzęt pozwala ogrzać dom i utrzymać stałą temperaturę w zimnych porach roku. Latem taki system pomoże uniknąć nagrzewania się pomieszczeń, ponieważ wiele pomp jest wyposażonych w funkcję chłodzenia wstecznego. Każdy właściciel ma prawo wybrać jedyny akceptowalny rodzaj ogrzewania domu i podgrzewania wody. Ale główne aspekty stosowania jednostek termicznych determinujących popyt to: przyjazność dla środowiska, bezpieczeństwo operacyjne, komfortowe warunki, wydajność, długa żywotność, akceptowalny projekt.

Coroczny wzrost cen energii powoduje, że konsumenci preferują instalowanie drogich urządzeń grzewczych do domu, które nie wiążą się z dodatkowymi kosztami zakupu paliwa gazowego, stałego czy płynnego. Pompy ciepła nie wymagają znaczących okresowych konserwacji i działają dłużej.

Niektóre domy o powierzchni powyżej 150 m2 wykorzystują metody ogrzewania geotermalnego wraz z rezerwowym kotłem grzewczym. Ta kombinacja pozwala na zwrot inwestycji już po 5 latach użytkowania. Pompa zamienia ciepło ziemne o niskim potencjale na stały płyn chłodzący o temperaturze co najmniej 75°C. Jednocześnie zużyty kilowat energii elektrycznej przyczynia się do uwolnienia około 6 kilowatów energii cieplnej.

Latem model pasywnego chłodzenia umożliwia cyrkulację chłodziwa przez obieg chłodziwa, który jest schładzany w ziemi, gdzie temperatura wynosi 5–7°С. Energia elektryczna wydana na pracę pompa obiegowa Koszt jest znacznie tańszy niż standardowa klimatyzacja całej powierzchni domu w sezonie gorącym.

Aby zwiększyć wydajność pompy, można do niej podłączyć dodatkowe obwody w celu podgrzania basenu, a latem wykorzystać energię kolektora słonecznego.

Pompy do rurociągów grzewczych

Opis

Planeta jest gorącym jądrem pokrytym grubą warstwą materii stałej. Któregoś dnia jądro ostygnie, ponieważ w przeciwieństwie do gwiazd Ziemia nie ma własnego źródła ciepła. Ale nie warto mówić o czasie trwania okresu, w którym zmieni się temperatura gleby, ponieważ nawet nasza cywilizacja tego nie odczuje. Dlatego gleba na stosunkowo małej głębokości do 50 m występuje w stanie stale nagrzanym, o temperaturze około 12 ° C. Głębokość może różnić się od wskazanej w zależności od klimatu danego obszaru.

Geotermalne pompy ciepła można stosować nawet w strefach wiecznej zmarzliny, ale ciepła trzeba będzie szukać na dużych głębokościach.

Zasada działania

Pompa ciepła służy do pozyskiwania niskoenergetycznego ciepła z otoczenia. Przekształca ją w energię o wysokiej temperaturze, która jest przekazywana do czynnika chłodzącego w obiegu systemu grzewczego. Działanie pompy opiera się na zastosowaniu praw fizycznych i chemicznych. Otaczające je masy powietrza, wody i ziemi stale gromadzą energię słoneczną, która wykorzystywana jest w pracy systemu grzewczego.

Instalacja pompy ciepła przypomina obsługę lodówki, tylko w odwrotnej kolejności. Agregat chłodniczy zawiera zamrażarkę (parownik), który dostarcza mu zimna. Nadmiar ciepła przedostaje się do kratki skraplacza z tyłu lodówki i jest uwalniany do powietrza.

Pompa ciepła posiada parownik umieszczony w takim miejscu, że ma kontakt ze źródłem naturalnej, niskiej energii cieplnej:

warstwy wnętrza Ziemi zlokalizowane poniżej punktu zamarzania powierzchni za pomocą nachylonych lub pionowych studni;
głębokości zbiorników termicznych niezamarzających obniżenie do wymaganej głębokości;
masy powietrza poza domem.

W takim urządzeniu geotermalnym skraplacz działa jako urządzenie wymiany ciepła, które uwalnia ciepło w celu ogrzania chłodziwa w obiegu grzewczym domu, który jest dostarczany w celu ostatecznej dystrybucji do grzejników i grzejników.

Wyobraźmy sobie rozszerzoną koncepcję obwód, w którym porusza się czynnik chłodniczy pierwiastek chemiczny, występujący tam w postaci cieczy lub gazu. Jego ruch następuje w wyniku pracy sprężarki. Czynnik chłodniczy nagrzewa się po sprężeniu, dlatego w konstrukcji dodano zawór rozprężny.

System zawiera dwa wymienniki ciepła. Jeden z nich pełni funkcję parownika w zimnym pomieszczeniu i służy do obniżenia temperatury powietrza lub wody, podobnie jak klimatyzator lub lodówka. Drugi pełni funkcję skraplacza w strefie gorącej i podgrzewa wodę do systemu grzewczego.

Efektem resztkowym jest identyfikacja źródła gromadzenia ciepła, które uwalnia energię do sond, dalekosiężnych obwodów rurowych na dnie zbiorników lub poniżej punktu zamarzania oraz źródeł powietrza.

Trzy obiegi w systemie pompy ciepła:

Producenci przewidują żywotność co najmniej 20 lat, ale czynniki takie jak tarcie i zużycie spowodują, że pompa ulegnie awarii znacznie wcześniej. W rzeczywistości można ustawić żywotność urządzeń grzewczych bez napraw na 10–12 lat.

Naturalne źródła ciepła

Wnętrzności Ziemi

Są darmowym generatorem ciepła. Na głębokości, na której gleba nigdy nie zamarza, utrzymuje się stabilna temperatura powyżej zera, która nie zmienia się w zależności od pory roku.

Do pozyskiwania ciepła niskotemperaturowego z gleby stosuje się dwie metody:

wiercenie zbiorników pionowych, studnie na głębokość od 50 do 200 m służące do gromadzenia wody i przepuszczania jej przez wymiennik ciepła, a po wykorzystaniu przekazywana do zbiornika;
układanie rurociągu na terenie domu na głębokości większej niż jeden metr i w odległości między konturami co najmniej jednego metra z zasypywaniem i podlewaniem wilgocią.

Woda

Możliwe jest zgromadzenie wystarczającej ilości ciepła w masach wody, jeśli znajduje się niezamarznięte jezioro z bieżącą wodą lub poziom wód gruntowych jest wysoki. Na dnie ułożony jest długi rurociąg, ustalane za pomocą odważników umieszczanych w ilości 5 kg na 1 metr bieżący. Aby praca wymiennika ciepła o długości około 300 metrów była efektywna, odległość pomiędzy zwojami rur nie powinna być mniejsza niż 1,5 m.

Do obsługi takiego systemu najczęściej stosuje się zasadę otwartego gromadzenia ciepła. Oznacza to, że w miarę przemieszczania się wód gruntowych wykonywane są dwie studnie, pierwsza służy do zbierania wody za pomocą pompy i dostarczania jej do wymiennika ciepła. Drugi to miejsce, w którym odprowadzana jest zużyta woda lodowa.

Ryzyko zakłóceń polega na tym, że wysokość podniesienia się wód gruntowych może się różnić w zależności od pory deszczowej i ruchu warstw ziemi.

Powietrze

Najbardziej powszechnym i łatwo dostępnym źródłem ciepła jest atmosfera. Wymiennik ciepła zaprojektowano na wzór dużego grzejnika z wystarczającą liczbą żeberek i dmuchawą. Pompa ciepła przeznaczona jest do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody użytkowej właścicielom domów. Często najprostsze urządzenia tego typu służą do podgrzewania wody w basenach zimowych. Zużycie energii elektrycznej jest minimalne.

Zewnętrzne wymienniki ciepła montuje się na dachu domu lub na jego ścianie. Jeśli oczekuje się potężnego sprzętu, aby go zainstalować, należy stworzyć dodatkową bazę w postaci fundamentu.

Instalacje cieplne pobierające ciepło z atmosfery w większości opierają się na inwerterach. Dokonuje się w nich przemiana prąd przemienny , co pozwala na pracę sprężarki z pełną wydajnością. Gdy płyn chłodzący zostanie podgrzany do wymaganej temperatury, urządzenie nie zatrzymuje się, jedynie moc maleje. W ten sposób zwiększa się żywotność sprzętu.

Przegląd typów pomp ciepła

Pompy powietrze-woda

Odbierają ciepło z atmosfery i podgrzewają ciecz w systemie grzewczym. Produkują modele standardowe i kompaktowe. Można go zamontować zarówno podczas remontu budynku, jak i podczas budowy nowego domu. Zapewnij ogrzewanie chłodziwa do 60 ° C przy temperaturach zewnętrznych do -20°С. Przy najcięższej pracy moc sięga 20 kW. Niektóre systemy są wyposażone w dodatkowe ogrzewanie wykorzystujące energię elektryczną do pracy w ekstremalnych warunkach lub ogrzewanie systemu na potrzeby odszraniania.

Instalacja cieplna „solanka-woda”

Pozyskuje energię z wnętrzności ziemi poprzez instalację specjalnych sond geotermalnych. System zawiera dwa rozprężne wymienniki ciepła, które służą do ogrzewania i chłodzenia. Moc instalacji 16 kW. Zastosowano nowy system konstrukcyjny, składający się z aż 6 jednostek-modułów połączonych szeregowo, zużywających łączną moc do 50 kW.

Instalacja cieplna „woda-woda”

Pompy wyróżniają się wysoką jakością wynikającą z procesu produkcyjnego. Posiadają wymiennik ciepła w postaci płyt. Prawie wszystkie istotne elementy wykonane są ze stali nierdzewnej i jej stopów. Zbiornik wyrównawczy W razie potrzeby można go łatwo podłączyć do pomp gruntowych. Moc robocza 6 kW. Wszystkie modele są wyposażone w całkowicie automatyczne sterowanie.

Pompy ciepła powietrze-powietrze

Są w stanie podgrzewać nie tylko wodę, ale także powietrze w pomieszczeniu . Należą do nich systemy podzielone. Istnieje również możliwość montażu wersji kaskadowej o mocy do 50 kW.

Geotermalna „woda gruntowa”

Bardzo dobrze sprawdziły się w ogrzewaniu domów prywatnych i obiektów przemysłowych. W celu gromadzenia ciepła wierci się studnie o różnej głębokości. obecne są wszystkie elementy pełnej automatyzacji sterowania. Działają z kolektorów głębokich lub powierzchniowych.

Koszt wyposażenia i montażu pompy ciepła

Na cenę pompy ciepła wpływa kilka czynników. Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę powierzchnię ogrzewanego domu i obecność dodatkowych rur dla różnych opcji ogrzewania. Ponadto rodzaj zainstalowanej pompy odgrywa rolę w zakresie zasady odbioru naturalnego ciepła z otoczenia oraz pod względem mocy.

Wiele uwagi poświęca się izolacji przegród zewnętrznych budynku, ponieważ straty ciepła wpływają na wymaganą moc pompy. Jeśli dla porównania użyj jednostki cieplnej o mocy od 10 do 20 kW, wówczas w domu o standardowych stratach ciepła (ściany nieocieplane) może skutecznie ogrzać powierzchnię aż do 220 m2, w domu starannie ocieplonym powierzchnia wzrośnie do 420 m2. A w nowoczesnym domu, całkowicie odizolowanym od strat ciepła, pompa o tej mocy z powodzeniem ogrzeje powierzchnię nawet 750 m2.

Cena urządzeń geotermalnych obejmuje prace instalacyjne i wykopowe aż do zbiornika buforowego systemu grzewczego domu oraz koszt pompy ciepła.

W przypadku standardowego małego domu o powierzchni do 130 m2 przy wykorzystaniu dopływu ciepła z gruntu, koszt sprzętu wyniesie około 430 000 rubli, a instalacja będzie kosztować 300 000 rubli. Zastosowanie poziomego kolektora gleby obniży koszty instalacji do 150 000 rubli, ale cena sprzętu pozostanie taka sama.

Najtańszy system ogrzewania takiego domu można uznać za system pobierania ciepła z powietrza i przekazywania go do wodnego chłodziwa. Cena sprzętu jest znacznie niższa i wynosi około 350 000 rubli, koszt instalacji wynosi 80 000 rubli.

Jeśli mówimy o głębokich studniach wiertniczych w obszarach o niskiej temperaturze zamarzania i ogrzewaniu domu o powierzchni do 400 m2, to koszt sprzętu może osiągnąć 800 000 rubli, prace instalacyjne będą kosztować 355 000 rubli.

Zastosowanie gruntowych, wodnych i powietrznych pomp ciepła znacznie ułatwi życie właścicielom domów, którzy nie będą skupiać się na pozyskiwaniu, transporcie i magazynowaniu paliwa. Ponadto wygoda i brak konieczności ciągłej konserwacji sprawią, że system będzie niezbędny dla każdego konsumenta.

System ogrzewania ma na celu utrzymanie optymalnej temperatury powietrza w pomieszczeniu, niezależnie od temperatury otoczenia. Jest to zespół elementów odbierających, transportujących i przekazujących określoną ilość ciepła do wszystkich pomieszczeń. Wyróżnia się chłodziwa:

pierwotny – przekazuje ciepło z układu wytwarzania energii do nośnika ciepła;
wtórny - przekazuje ciepło do pomieszczenia poprzez urządzenia grzewcze.

System ogrzewania domu jest jednym z ważnych i niezbędnych warunków wznoszenia budynków. Zawiera 3 elementy:

źródło energii cieplnej;
komunikacja (ciepłociągi);
urządzenia grzewcze (grzejniki).

Sprzęt pompowy

Pompy domowe i ich rodzaje

Od ponad dwóch tysięcy lat ludzkość korzysta ze sprzętu pompującego. Przez ten czas był stale udoskonalany i uzyskał wiele modyfikacji, z których możemy wyróżnić dwie główne grupy:

zanurzalny;
powierzchowny.

Pompy wypompowują wodę ze studni, wnętrzności ziemi, studni, szamb, zwiększają się układy hydrauliczne ciśnienie wody. Pompy domowe mogą być napędzane elektrycznie, silnikiem spalinowym lub ręcznie.

Pompy w instalacjach grzewczych

Najważniejsze osiągnięcie w użyciu sprzęt pompujący– to szansa na całkowite wyeliminowanie konieczności korzystania z paliw stałych, gazu i innych zakupionych źródeł ciepła. W Europie właściciele domów starają się zainstalować system ogrzewania, który działa dzięki naturalnej energii poprzez pompy ciepła. Dla rynku krajowego instalacja takich systemów jest nowością. Pompy ciepła mogą być częścią zintegrowanych systemów, które ogrzewają i chłodzą pomieszczenia. HP (pompy ciepła) modyfikowane są w zależności od źródła energii (woda, ziemia, powietrze).

Urządzenie z pompą ciepła

Pompa ciepła to lodówka, która przenosi ciepło z wnętrza na zewnątrz.

Taki system obejmuje:

Pompa ciepła;
urządzenia pobierające (sondy geotermalne, kolektory);
system dystrybucji ciepła (grzejniki, podgrzewane podłogi, ściany).

Pompa ciepła składa się z:

parownik;
kondensator;
zawór rozprężny ( zawór rozprężny, obniżenie ciśnienia w wyniku rozcieńczenia gazu);
sprężarka (która skrapla gaz i zwiększa ciśnienie).

Zasada działania

Ogólny model przedstawia zasadę działania systemu. Aby ułatwić zrozumienie całego procesu, przejdziemy od prostego do złożonego. Najpierw wyobraźmy sobie zamkniętą pętlę z gazem napędzanym przez sprężarkę. Dodając zawór rozprężny, w systemie utworzą się dwa obszary: wysokiego i niskiego ciśnienia. Jest skompresowany gaz się nagrzewa, a gdy ciśnienie spada, ochładza się. Ponadto najwyższą temperaturę gazu obserwuje się bezpośrednio na wyjściu ze sprężarki, a najniższą temperaturę gazu w układzie na wyjściu z zaworu rozprężnego.

Dodając do układu dwa wymienniki ciepła, z jednej strony ogrzany gaz przekaże część ciepła odbiorcy poprzez wymiennik ciepła skraplacza, z drugiej strony już schłodzony gaz przez wymiennik ciepła parownika pobierze ciepło z źródło zewnętrzne. Model ten posiada funkcje pompy ciepła.

Pełny widok na TN stanowi po podłączeniu do niskotemperaturowego źródła ciepła (sondy geotermalne) i systemu grzewczego (grzejniki, ciepłe podłogi i ściany).

Czynnik chłodzący (czynnik chłodniczy) krąży w obwodzie pośrednim, którego temperatura wrzenia wynosi nieco powyżej -5 ° C. W jednej części cyklu jest to ciecz, a w drugiej gaz.

Zwykle stosuje się freon. Początkowo jest w stanie ciekłym. W miarę nagrzewania jego temperatura wzrasta. Po podgrzaniu freon zamienia się w gaz o temperaturze około pięciu stopni.

Dalej wzdłuż łańcucha gaz wchodzi do sprężarki, która go spręża. Dzięki temu na wyjściu uwalniana jest maksymalna ilość ciepła możliwa dla instalacji (od +35 do +60-65°C). Po gorący gaz dostaje się do skraplacza, gdzie ciepło przekazywane jest z czynnika chłodniczego do obwodów ogrzewania pomieszczeń.

Po oddaniu większości energii cieplnej freon w postaci gazowej dostaje się do zaworu rozprężnego. Przechodząc przez ten zawór gwałtownie spada ciśnienie i temperatura, których wartości w punkcie wyjścia z zaworu wynoszą najmniejsze wartości w cyklu.

Następnie ruch powtarza okrąg.

Paliwo alternatywne dla pomp ciepła

Rozwiązanie inżynierskie jakim jest pompa ciepła daje niesamowitą możliwość pozyskania ciepła z niewyczerpanych podstawowych źródeł naturalnych i być niezależnym od zakupionych surowców energetycznych. Słońce ogrzewa powietrze, wodę i ziemię. O każdej porze roku, niemal wszędzie, źródła te dysponują ciepłem niskiej jakości. Zatem pompy ciepła dzielą się na następujące kategorie:

grunt (woda gruntowa);
wodne (woda-woda);
powietrze (powietrze-woda).

Pompy do gleby

Wiadomo, że poniżej punktu zamarzania gleba ma stale dodatnią temperaturę (+4-6 ° C). Opracowano tutaj dwie zasady pozyskiwania ciepła do ogrzewania poprzez:

kontur poziomy;
kolektor pionowy.

Poziomy obwód geotermalny

Wymagane w zależności od rodzaju gleby:

powierzchnia 200 m2 lub większa;
dół o głębokości od 1,2 do 2 m.

Zbyt głęboka ziemia nie kumuluje ciepła i nie ma potrzeby kopania głębszych rowów. W zależności od obszaru rury polietylenowe układane są w poziomym wężu (pętla, ślimak) w rowach i wypełniane środkiem niezamarzającym ( płyn przeciw zamarzaniu), są prasowane, zakopywane. Całkowita długość obwodu jest obliczana w przybliżeniu jako 5 m.p. rury na 1 m2 powierzchni ogrzewanego domu. Istnieje możliwość zastosowania układania spiralnego, co pozwala zaoszczędzić trochę miejsca. N niedogodności:

plusy.

Ta metoda jest uważana za najbardziej skuteczną. Średnio moc wyjściowa na 1 m2 waha się od 30 do 65-75 W w każdych warunkach środowiskowych. Jeśli nie jest możliwe zajęcie dość dużej powierzchni do układania rur, warto rozważyć opcję zastosowania konturów pionowych.

Sondy pionowe

Metoda ta polega na wierceniu kilku studni o głębokości 20 metrów. W tej odległości od powierzchni ziemia zaczyna się nagrzewać i ma temperaturę 8-10 ° C lub więcej. Głębokość wiercenia zależy od:

lokalizacja budynku;
rodzaj gleby.

Ta opcja instalacji systemu pompy ciepła do ogrzewania budynku charakteryzuje się:

znaczące prace przygotowawcze i organizacyjno-techniczne;
największe inwestycje kapitałowe;
duży zajmowany obszar (przy wierceniu kilku studni minimalna odległość między nimi nie powinna przekraczać 8 metrów);
taka wada, jak stopniowy spadek wymiany ciepła w czasie na dużych głębokościach studni;
liniowy transfer ciepła 50-60 W.

Wiercenie klastrowe

Istnieje technologia wiercenia studni, która nie wymaga tak dużych powierzchni. To jest wiercenie klastrowe. Różnica polega na tym, że na studnię przeznaczono do 4 m2; można ją również umieścić pod domem. Geotermalne pompy ciepła polegają na zastosowaniu rur:

polimer;
metalu odpornego na korozję.

Druga opcja jest droższa, ale tutaj występują wyższe współczynniki przenikania ciepła na 1 m.p. przez ten sam okres czasu, a także możliwe jest zmniejszenie głębokości studni. Żywotność takich pomp ciepła (pomp ciepła) wynosi 50-70 lat.

Pompy woda-woda

W porze zimnej woda ma dość ciepłą temperaturę +5-7°C. Działanie tego typu HP opiera się na wykorzystaniu studni otwartych do poboru i odprowadzania wód gruntowych. W praktyce stosuje się dwie metody:

Rury polimerowe obciążone obciążeniem układane są na dnie zbiornika. Wydajność wynosi około 30 W na 1 mb. Ta metoda jest stosunkowo łatwiejsza do wykonania, ale wymaga dużej długości obwodu;
wykorzystanie studni studni, z której energia trafia do systemu grzewczego, oraz studni do odprowadzania schłodzonej wody.

Powietrzne pompy ciepła

Systemy pomp powietrza są znacznie tańsze i prostsze, ale mniej wydajne. Istnieją dwie opcje takich pomp:

Podział

W zestawie z pudełkami zewnętrznymi i wewnętrznymi:

pierwszy zawiera wentylator i parownik;
drugi to kondensator i automatyczny układ sterowania. Sprężarkę można umieścić w dowolnej skrzynce.

Mononukleoza

Komponenty są umieszczone w jednym bloku. System można instalować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Trwałość samolotów HP wynosi około 20 lat.

Korzyści z wyboru systemu grzewczego z pompą ciepła

Instalacja takich domowych systemów ogrzewania jest inna:

Decydując się na instalację pompy ciepła, gdy w pobliżu nie ma gazociągu, warto zdecydować się na instalację pompy ciepła najbardziej optymalne rozwiązanie. A kompetentne wstępne obliczenia dotyczące projektowania domu, w tym montaż ogrzewanych podłóg i ścian, zastosowanie materiałów termoizolacyjnych w budowie konstrukcji otaczających oraz wybór rodzaju pompy ciepła w kompleksie, dadzą maksymalny efekt z funkcjonowanie domu.

Materiał wyślemy do Ciebie e-mailem

Pozyskiwanie ciepła ze źródeł gruntowych i wodnych nie jest taką innowacją. Świat zachodni od dawna wykorzystuje energię geotermalną do ogrzewania domów. Temat ten staje się coraz bardziej aktualny wraz ze wzrostem cen mediów. Pompa ciepła do ogrzewania domu umożliwia ogrzanie grzejników w sposób przyjazny dla środowiska, bezpieczny i darmowy.

Pompa ciepła ogrzewa dom naturalnym ciepłem

Pompa ciepła do ogrzewania domu: zasada działania, zalety i wady

Przykład urządzenia podobnego do pompy ciepła można znaleźć w każdym domu - jest to lodówka. Wytwarza nie tylko chłód, ale także ciepło - widać to po temperaturze tylnej ściany urządzenia. Podobna zasada tkwi w pompie ciepła - pobiera ona energię cieplną z wody, ziemi i powietrza.

Zasada działania i urządzenie

System operacyjny urządzenia jest następujący:

woda ze studni lub zbiornika przechodzi przez parownik, gdzie jej temperatura spada o pięć stopni;
po schłodzeniu ciecz dostaje się do sprężarki;
sprężarka spręża wodę, zwiększając jej temperaturę;
ogrzana ciecz przemieszcza się do komory wymiany ciepła, gdzie oddaje ciepło systemowi grzewczemu;
schłodzona woda powraca na początek cyklu.

Systemy grzewcze oparte na pompach ciepła składają się z trzech elementów:

Sonda to cewka umieszczona w wodzie lub ziemi. Zbiera ciepło i przekazuje je do urządzenia.
Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera energię cieplną.
Sam system grzewczy wraz z komorą wymiany ciepła.

Plusy i minusy urządzenia

Najpierw o pozytywnych aspektach takiego ogrzewania:

Stosunkowo niskie zużycie energii. Do ogrzewania zużywana jest wyłącznie energia elektryczna, która będzie wymagała znacznie mniej niż na przykład ogrzewanie urządzeniami elektrycznymi. Pompy ciepła posiadają współczynnik konwersji, który wskazuje moc wyjściową energii cieplnej w stosunku do zużytej energii elektrycznej. Na przykład, jeśli wartość „ϕ” wynosi 5, to na 1 kilowat na godzinę zużycia energii elektrycznej przypada 5 kilowatów energii cieplnej.

Wszechstronność. Ten system ogrzewania można zainstalować w dowolnym miejscu. Dotyczy to szczególnie odległych obszarów, gdzie nie ma sieci gazowej. Jeśli nie ma możliwości podłączenia prądu, pompa może pracować na silniku wysokoprężnym lub benzynowym.
Pełna automatyzacja. Nie ma potrzeby dolewania wody do układu ani monitorowania jego pracy.
Przyjazność dla środowiska i bezpieczeństwo. System pompy ciepła nie wytwarza żadnych odpadów ani gazów. Urządzenie nie może zostać przypadkowo przegrzane.
Takie urządzenie może nie tylko ogrzać dom zimą przy temperaturach powietrza do minus piętnastu stopni, ale także ochłodzić go latem. Takie funkcje są dostępne w modelach odwróconych.

Długi okres eksploatacji – do pół wieku. Sprężarka może wymagać wymiany mniej więcej co dwadzieścia lat.

System ten ma również swoje wady, których nie można zignorować:

Ceny. Pompa ciepła do ogrzewania domu nie jest tanią przyjemnością. System ten zwróci się najwcześniej za pięć lat.
Na obszarach, gdzie w zimie temperatury spadają poniżej piętnastu stopni poniżej zera, do pracy urządzenia wymagane będą dodatkowe źródła ciepła (elektryczne lub gazowe).
System pobierający energię cieplną z gruntu zakłóca ekosystem obiektu. Uszkodzenia nie są duże, ale należy to wziąć pod uwagę.

Punkt widzenia eksperta

Andriej Starpowski

Zadać pytanie

„Jeśli chcesz, możesz własnymi rękami zrobić pompę ciepła do ogrzewania domu z lodówki. Będzie to jednak wymagało pewnej wiedzy technicznej.”

Jaką pompę wybrać

Instalacje różnią się źródłem energii cieplnej i sposobem jej przesyłu. Istnieje pięć głównych typów:

Woda-powietrze.
Wody gruntowe.
Powietrze-powietrze.
Woda woda.
Powietrze woda.

Miejsce śledztwa

Przed zainstalowaniem systemu grzewczego ważne jest sprawdzenie cech terenu. Badanie to pomoże określić, które źródło energii cieplnej będzie najlepszą opcją. Najłatwiej jest, jeśli w pobliżu domu znajduje się zbiornik wodny. Dzięki temu nie będziesz musiał wykonywać prac ziemnych. Innym praktycznym rozwiązaniem jest wykorzystanie obszaru, na którym stale wieje wiatr. Jeśli nie ma ani jednego, ani drugiego, będziesz musiał zatrzymać się przy robotach ziemnych.

System grzewczy może mieć dwie opcje instalacji:

za pomocą sond;
z instalacją kolektora podziemnego.

Pompa do wody gruntowej i opcje instalacji

Sondy geotermalne instaluje się zazwyczaj na małej powierzchni, która nie pozwala na ułożenie dużego rurociągu. Aby zainstalować ten system, będziesz potrzebować sprzętu wiertniczego, ponieważ głębokość studni musi wynosić co najmniej sto metrów, a średnica powinna wynosić dwadzieścia centymetrów. Sondy są opuszczane do takich studzienek. Liczba studni wpływa na wydajność systemu grzewczego.

Jeśli powierzchnia witryny jest wystarczająco duża, możesz obejść się bez wiercenia i zainstalować system poziomy. W tym celu cewkę zakopuje się na głębokości półtora metra. Ta wersja systemu uznawana jest za najbardziej stabilną i bezawaryjną.

Pompa woda-woda: łatwa instalacja

Pompa ciepła typu woda-woda do ogrzewania domu nadaje się do obszarów ze stawami. Do rurociągu można użyć zwykłych rur polietylenowych. Zmontowany kolektor przenosi się do stawu i tam opuszcza na dno. Jest to jedna z najtańszych opcji instalacji, którą możesz wykonać samodzielnie.

Pompa ciepła powietrze-powietrze: koszt instalacji

Na obszarze, na którym stale występują wiatry, odpowiedni jest system wykorzystujący energię cieplną powietrza. Instalacja w tym przypadku również nie będzie wymagała żadnych specjalnych kosztów; możesz to zrobić samodzielnie. Wystarczy zainstalować pompę nie dalej niż dwadzieścia metrów od domu, w najbardziej wentylowanym miejscu.

Pompa ciepła do ogrzewania domu: ceny i producenci

Jednostki pomp ciepła na rynku rosyjskim reprezentowane są przez produkty następujących firm: Vaillant (Niemcy), Nibe (Szwecja), Danfoss (Dania), Mitsubishi Electric (Japonia), Mammoth (USA), Viessmann (Niemcy). Rosyjscy producenci SunDue i Henk nie ustępują im jakością.

Aby ogrzać dom o powierzchni stu metrów kwadratowych, wymagana będzie instalacja o mocy dziesięciu kilowatów.

Tabela 1. Średni koszt różnych typów pomp o mocy 10 kilowatów

Typ pompy	Koszt sprzętu, rub	Koszt prac instalacyjnych, rub
Wody gruntowe Importowani producenci	Od 500 tys	Od 80 000
Krajowi producenci wód gruntowych	Od 360 tys	Od 70 000
Powietrze woda Importowani producenci	Od 270 tys	Od 50 000
Powietrze woda Producenci krajowi	Od 210 tys	Od 40 000
Producenci importowani wody i wody	Od 230 tys	Od 50 000
Krajowi producenci woda-woda	Od 220 tys	Od 40 000

Cena pompy ciepła pod klucz wynosi średnio około 300 – 350 tysięcy rubli. Najbardziej ekonomiczną opcją jest system powietrzno-wodny, ponieważ nie wymaga kosztownych prac ziemnych.

Punkt widzenia eksperta

Andriej Starpowski

Kierownik Zespołu Ogrzewnictwa, Wentylacji i Klimatyzacji, GRAST LLC

Zadać pytanie