Toplotna črpalka "voda-voda": naprava, princip delovanja, pravila za ureditev ogrevanja na podlagi tega

Vrste zbiralnika talne vode

Kolektor toplotne črpalke zemeljskega izvora je lahko dveh vrst (slika 2):

• navpični;
• Vodoravno.

riž. 2 Vrste kolektorjev za talne črpalke: navpični in vodoravni

Navpični kolektor je dolg cevovod, spuščen v vodnjak, katerega dolžina je od 40 do 150 m. Ta vrsta toplotnega izmenjevalnika je boljša od horizontalnih, saj je temperatura na takšni globini višja. Če je vodnjak zelo globok, je toplotni izmenjevalnik opremljen tudi z zaščitnim ohišjem, in če je globina relativno majhna, potem to ni potrebno.Toda pomembna pomanjkljivost te metode postavitve rezervoarja so visoki stroški takšne vrtine.

Seveda strokovnjaki priporočajo vrtanje vodnjaka globlje. Če pa tehnika ali tla ne dopuščajo, je mogoče narediti več vodnjakov. Na primer, lahko naredite eno vrtino globine 80 m ali pa 4 vrtine po 20 m. Glavna stvar je, da skupni rezultat zadostuje za ogrevanje hiše. Lahko so kamnita tla, s katerimi je precej težko delati, v njej je mogoče vrtati vrtine največ 15-20 metrov.

Horizontalni kolektor (slika 3) - ta vrsta zbiralnika zemlje za črpalko zemlja-voda je videti kot cevovod, ki je položen v vodoravnem položaju do določene globine, pod plastjo zemlje. Ta razdelilnik je enostaven za namestitev.

riž. 3 Zunanji krog črpalke zemeljska voda

Površina, na kateri je nameščen kolektor zemeljske toplotne črpalke, je precej velika, v nasprotju z vertikalno izvedbo, ki zahteva majhen kos zemlje. Horizontalni toplotni izmenjevalec praviloma zavzema od 25 do 50 m2, lahko pa tudi več, odvisno od ogrevane površine. Negativni dejavnik te možnosti je, da se območje s tem zbiralnikom lahko uporablja samo za trato.

Odvisno od različnih okoliščin lahko izmenjevalnik toplote položimo v cikcak, zanke, kačo itd.

Zelo pomembno je, kakšna je toplotna prevodnost tal, v katero je nameščen toplotni izmenjevalec. Odvisno je od kakovosti zemlje, na primer, če je zemlja mokra, potem je toplotna prevodnost večja, in če je zemlja peščena, je toplotna prevodnost majhna.

Če je v toplotnem izmenjevalniku veliko zank, je treba v konfiguracijo vključiti obtočno črpalko.

Nosilci energije za ali proti?

Vendar to še ni vse. Zvišanje cen energetskih nosilcev in visoki stroški njihove dostave vodijo v hitro povečanje stroškov toplote in električne energije. In to sili potrošnike, da iščejo nove načine za varčevanje. Tudi iz šolskih učbenikov se spominjamo, da prenos toplote teče od ogretih teles do hladnejših, ne pa obratno. Naše stoletne izkušnje ne pomnijo obratnega postopka in znanost to dokazuje. Vendar pa previte sodobne inženirske tehnike omogočajo prenos toplote v nasprotni smeri - od manj segretega telesa v bolj vroče.

Shema prenosa toplote v toplotni črpalki

Za nas ni nič presenetljivega, na primer pri delovanju hladilnika. Kjer se toplota iz zamrzovalnika, v katerem je temperatura pogosto negativna, sprošča v okolje. Če to toploto porabimo za ogrevanje stavb, hladilno komoro pa zamenjamo s preverjenim, stalno delujočim naravnim virom toplote, potem bo to tako imenovana toplotna črpalka.

Preprosta toplotna črpalka zrak-zrak, s katero lahko ogrevate bivalni prostor, je vsakomur poznana klimatska naprava, s funkcijo ogrevanja. Lahko ga uspešno uporabljate, saj danes obstajajo klimatske naprave, ki lahko delujejo tudi pri znatnih temperaturah pod ničlo - do -15 gr. in spodaj. Če pa želimo pri tako varčnem ogrevanju celotne hiše doseči največ učinkovitosti in udobja (in toplotna črpalka je trikrat varčnejša od klasičnih grelnikov ali celo več), potem je treba uporabiti naprednejše sisteme.

Opomba: mnogi se sprašujejo - kako je, saj obstaja zakon o ohranjanju energije.Zakaj tako nesorazmerno razmerje med prenosom toplote in porabo električne energije? Celotna skrivnost je v tem, da se pri toplotni črpalki električna energija porabi samo za elektromagnetno navitje kompresorja (ki se seveda segreje, vendar se ta toplota ne uporablja za ogrevanje prostora), toplotna energija pa nastane, "sesan " iz zunanjega okolja, zahvaljujoč posebnim procesom toplotne črpalke (na to nakazuje že sama beseda črpalka). Če želite to razumeti, morate vedeti več kot šolski tečaj fizike. Toda poskusimo se sprehoditi skozi osnove spodaj.

Dobro sprejemanje

Največja težava pri vgradnji toplotne črpalke odprtega kroga je, ko se voda odvaja od zgoraj v vodnjak. Tako narobe. Cev naj gre skoraj do samega dna vodnjaka in se dvigne od nje za 0,5-1 meter. Vse spodaj bi moralo vreti. Ko se voda odvaja od zgoraj, se lahko vodnjak hitro zamoči in preneha prejemati vodo. Pojavi se prelivanje. Če se to zgodi z dobrim minusom na ulici, potem je drsališče za vas na voljo. Če je torej v bližini reka ali nekakšen rezervoar, nevihtni odtok ali drenažni jarek, je bolje, da sprejemni vodnjak povežete z njimi s prelivno cevjo, v primeru prelivanja. Če v bližini ni ničesar, boste morali za sprejem izvrtati ne eno, temveč dve ali več vrtin. Nihče ne pozna odgovora na vprašanje, kako dolgo bo sprejemna vrtina zdržala. Lahko traja več let ali pa se zamaši po eni kurilni sezoni. Zato je največja pomanjkljivost odprtega kroga nepredvidljivost.

Druga pomembna točka. Sprejemna vrtina mora biti nameščena dolvodno od debetne vrtine, na razdalji najmanj 6 metrov. To je še ena nejasnost. Kako ugotoviti, v katero smer teče podzemna reka. Odgovor na to vprašanje bo dal le eksperiment.Če voda po zagonu toplotne črpalke ne ponikne v debitni vrtini, je vse v redu, ste uganili. Če začne temperatura padati, je treba vodnjake zamenjati in premakniti potopno črpalko. Cevovodi debitnih in odtočnih vodnjakov so najbolje izdelati iz HDPE cevi, kot cenejšega materiala. Zanesljivost in vzdržljivost takšnih cevi je tudi dovolj.

Idealna možnost je, če se vrtine nahajajo čez podzemni tok. Potem je dovolj, da naredite snemljivo povezavo cevovoda v vodnjaku vrtine, vržete moč v oba vodnjaka s snemljivim vodotesnim čepom in vrtine lahko obrnete enkrat letno, tako da zamenjate obremenitev in sprejemna mesta.

Načelo delovanja

Za tiste, ki tematike ne razumejo povsem, je vredno razložiti, kaj je toplotna črpalka zrak-voda. Pravzaprav je to "hladilnik v obratni smeri" - naprava, ki hladi zrak zunaj sebe in segreva vodo, ki je v rezervoarju. Ta voda se lahko nato uporabi za toplo vodo za gospodinjstvo ali ogrevanje doma.

Toplotna črpalka uporablja zaprt cikel, porablja samo električno energijo. Njegov izkoristek se meri kot razmerje med porabljeno električno energijo in prejeto toploto. Učinkovitost toplotnih črpalk se meri tudi v COP (Coefficient of performance). COP 2 ustreza izkoristku 200 % in pomeni, da bo za 1 kW električne energije zagotovil 2 kW toplote.

Načelo delovanja

Delovanje toplotne črpalke je posledica toplote, pridobljene iz vode. Jezera, stopnje, reke, vodnjaki, vodnjaki postanejo vir vode. Globina rezervoarja v osrednji Rusiji mora biti najmanj 2 metra, da spodnje plasti ne zmrznejo. Glede na lokacijo toplotnega izmenjevalnika se toplotne usedline delijo na:

• vodoravno (cevi so položene v obroče na dnu);
• navpično (toplotni izmenjevalec se nahaja navpično v vrtini).

Ker rezervoarji brez zmrzali niso v bližini vsake hiše, so cevi najpogosteje položene v vodnjake. Standardna toplotna črpalka voda-voda ima več glavnih delov:

• cevi za ogrevanje;
• vodovodne in odvodne cevi;
• uparjalnik (tuljava, v kateri freon izhlapi);
• kompresor;
• kondenzator (tuljava, v kateri je freon utekočinjen).

Odvisno od letnega časa je temperatura podzemne vode 4-10 °C, v majhnih razponih se spreminja. To zagotavlja stabilno in produktivno delovanje toplotne črpalke. Dve vrtini se izvrtajo na razdalji 8-10 m drug od drugega. Podzemna voda vstopi v cev iz prvega vodnjaka in se dvigne do uparjalnika ter ga segreje. Hkrati se utekočinjeni freon dovaja v uparjalnik. Zaradi padca tlaka v uparjalniku toplota iz sten prehaja na hladilno sredstvo. Hladilno sredstvo (freon) postane plinasto.

Freon nato vstopi v kompresor in se stisne. Nato vstopi v kondenzator, se spremeni v tekočino, toplota, ki se sprosti kot posledica tega procesa, pa preide na hladilno tekočino (najpogosteje je to voda). Hladilna tekočina pa segreva cevi radiatorja. Tako se hiša ogreva. Podzemna voda se odvaja v drugo vrtino. Celotno sliko o principih delovanja daje diagram toplotne črpalke. Ker je temperatura podzemne vode stabilnejša od temperature spodnjih plasti rezervoarjev, je veliko učinkovitejša uporaba vrtin. A tu moramo upoštevati tudi stroške vrtanja vrtin.Vgrajena je toplotna črpalka s kotlom voda-voda, ki ogreva prostor in ogreva vodo za gospodinjske potrebe. Električna energija, porabljena za delovanje črpalke, je 4-5 krat manjša od energije, ki jo proizvaja.

Shema ogrevanja hiše s toplotno črpalko voda-voda

To je zanimivo: Sončni kolektor za ogrevanje zasebne hiše - domača baterija

Koristni nasveti

V vseh fazah gradnje hiše, od faze načrtovanja, je treba spomniti, da je HP inercialni sistem. Primerjamo ga lahko z masivno rusko pečjo, ki so jo med kuhanjem običajno ogrevali enkrat na dan. Nato je akumulirana toplota ogrevala stanovanje do naslednjega jutra.

Stene iz težkih hlodov imajo precej visoko stopnjo toplotne vztrajnosti. Preprosto povedano, ko se noč ohladi, se počasi ohlajajo. Dobra toplotna vztrajnost za debele kamnite zidove, pa tudi za težak beton ali opeko.

Pena in pena beton imata dobre toplotnoizolacijske lastnosti. Toda zaradi nizke specifične teže imajo nizko toplotno vztrajnost. Toplotna črpalka v stavbi s stenami iz takšnih materialov ob močnem padcu zunanje temperature ne bo vedno sposobna "črpati" dovolj toplote od zunaj v sistem ogrevanja "topla tla".

Upoštevati morate tudi druge dejavnike:

1. Da zmanjšate toplotne izgube ali da sploh ne zamrznete cevi v liniji med hišo in vodnjaki ali kolektorjem, jih je potrebno položiti do globine pod lediščem. Na Krimu je dovolj 0,75 metra, na zemljepisni širini Moskve pa vsaj 1,5.
2. Največje toplotne izgube so običajno skozi okna. Troslojna zasteklitev torej sploh ni luksuz, temveč gospodarno ugodna gradbena rešitev.Idealna možnost je uporaba stekla, ki lahko odbija infrardeče žarke.
3. V primeru uporabe možnosti 2 vodnjakov za dovod in odvod vode mora biti razdalja med njima najmanj 20 metrov.
4. Bolje je, da najprej poskusite doma narejen TN v pomožni sobi ali garaži. Vgradnja talnega ogrevanja v stanovanjski prostor bo zahtevala dodatne stroške.

Domače iz starega hladilnika

Precej težko je sestaviti toplotno črpalko zrak-zrak iz posameznih kompresorjev in kondenzatorjev z lastnimi rokami brez specializiranega inženirskega znanja. Toda za majhno sobo ali rastlinjak lahko uporabite stari hladilnik.

Najenostavnejšo zračno toplotno črpalko lahko naredite iz hladilnika tako, da vanj razširite zračni kanal z ulice in obesite ventilator na zadnjo rešetko toplotnega izmenjevalnika

Če želite to narediti, morate v sprednjih vratih hladilnika narediti dve luknji. Skozi prvo bo ulični zrak vstopil v zamrzovalnik, skozi drugi spodnji pa se bo vrnil na ulico.

Hkrati bo med prehodom skozi notranjo komoro del toplote, ki jo vsebuje, oddal freonu.

Hladilni stroj je možno tudi preprosto vgraditi v steno z odprtimi vrati navzven, toplotnim izmenjevalnikom pa zadaj v prostor. Vendar je treba upoštevati, da bo moč takšnega grelnika majhna in porabi veliko električne energije.

Zrak v prostoru se segreva s toplotnim izmenjevalnikom na zadnji strani hladilnika. Vendar pa lahko taka toplotna črpalka deluje le pri zunanjih temperaturah, ki niso nižje od plus pet Celzija.

Ta naprava je zasnovana samo za uporabo v zaprtih prostorih.

V veliki koči bo treba sistem zračnega ogrevanja dopolniti z zračnimi kanali, ki enakomerno porazdelijo topel zrak po vseh prostorih.

Montaža toplotne črpalke zrak-zrak je izjemno preprosta. Potrebno je namestiti zunanje in notranje enote, nato pa jih med seboj povezati s tokokrogom s hladilno tekočino.

Prvi del sistema je nameščen na prostem: neposredno na fasadi, strehi ali ob objektu. Drugi v hiši je mogoče postaviti na strop ali steno.

Zunanjo enoto je priporočljivo namestiti nekaj metrov od vhoda v kočo in stran od oken, ne pozabite na hrup, ki ga povzroča ventilator.

In notranji je nameščen tako, da je tok toplega zraka iz njega enakomerno razporejen po prostoru.

Če je načrtovano ogrevanje hiše z več prostori v različnih nadstropjih s toplotno črpalko zrak-zrak, potem boste morali opremiti sistem prezračevalnih kanalov s prisilnim vbrizgavanjem.

V tem primeru je bolje naročiti projekt pri pristojnem inženirju, sicer moč toplotne črpalke morda ne bo zadostovala za vse prostore.

Merilnik električne energije in zaščitna naprava morata vzdržati konične obremenitve, ki jih ustvarja toplotna črpalka. Z močnim hladnim sunkom zunaj okna začne kompresor porabljati električno energijo večkrat več kot običajno.

Za tak grelnik zraka je najbolje položiti ločen napajalni vod od stikalne plošče.

Posebno pozornost je treba nameniti vgradnji cevi za freon. Tudi najmanjši odrezki v notranjosti lahko poškodujejo kompresorsko opremo

Tukaj ne morete brez spretnosti spajkanja bakra. Polnjenje hladilnega sredstva je treba praviloma zaupati strokovnjaku, da bi se izognili kasnejšim težavam z njegovim puščanjem.

Učinkovitost in princip delovanja toplotne črpalke

Učinkovitost toplotne črpalke za ogrevanje bo vedno večja od 1. Za geotermalne sisteme je faktor pretvorbe toplote pravilnejši. Če je enako 4, potem to pomeni, da pri moči 1 kW toplotna črpalka na izhodu zagotavlja 4 kW energije, od tega je 3 kW zagotovila zemlja.

Načelo delovanja toplotne črpalke za ogrevanje hiše je bilo razvito v začetku 19. stoletja. inženir Sadi Carnot in se je imenoval Carnotov cikel. Na podlagi tega delovanje običajnega gospodinjskega hladilnika, pri katerem se izdelki ohlajajo zaradi dejstva, da se odvedena toplota odvaja skozi radiator navzven. A veljati za ogrevanje hiš, ko se vse zgodi ravno nasprotno, torej delovanje toplotne črpalke po principu obratnega Carnotovega cikla, je v zadnjem času postalo.

Toplotna črpalka za ogrevanje doma je naprava, pri kateri se nizkotemperaturna toplota pretvarja v visokotemperaturno toploto, ki se uporablja za ogrevanje. Vir toplote so zemlja, voda in zrak (prvi od njih je najbolj razširjen, saj je učinkovit (čeprav je pomembna stopnja toplotne izolacije hiše, način ogrevanja hiše ipd.) in ima optimalno razmerje med ceno in kakovostjo potrošnikov).

Delovanje toplotne črpalke, ki je zasnovana za ogrevanje hiše, zahteva električno energijo, vendar je pri stroških 1 kW električne energije povratek 4–6 kW toplotne energije.

Poleg ogrevanja hiše poleti lahko toplotna črpalka deluje tudi kot klimatska naprava, za kar je dovolj, da je sistem sposoben obratnega delovanja. Toplotne črpalke so razvrščene v več vrst:

• "zemlja - voda";
• "zemlja - zrak";
• "voda - voda";
• "voda - zrak"
• "zrak - voda";
• "zrak-zrak".

V nadaljevanju je podroben opis delovanja različnih vrst toplotnih črpalk za ogrevanje hiše.

Tehnologija montaže

Montaža te vrste opreme poteka v več fazah:

• pripravlja se projekt;
• kolektorske komunikacije so sestavljene;
• v sistem je nameščena toplotna črpalka;
• oprema je nameščena v notranjosti hiše;
• hladilna tekočina se polni.

Nato bomo razmislili, kako korak za korakom namestiti toplotno črpalko na ključ z lastnimi rokami.

Kako narediti projekt

Preden nadaljujete z montažo tovrstnih komunikacij, je seveda treba opraviti vse potrebne izračune. Delo zunanjega dela sistema mora biti v celoti usklajeno z delom notranjega. Izračuni se izvedejo glede na izbrano vrsto opreme. Za horizontalne kolektorje se izvajajo na naslednji način:

• Določi se potrebna količina antifriza. V tem primeru se uporablja formula Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), kjer je Qo toplotna moč vira, t temperaturna razlika med dovodnim in povratnim vodom. Parameter Qo se izračuna kot razlika med močjo črpalke in električno močjo, ki se uporablja za ogrevanje hladilnega sredstva.
• Dolžina kolektorja je določena. Formula za izračun v tem primeru izgleda takole: L = Qo / q, kjer je q specifičen odvzem toplote. Vrednost slednjega indikatorja je odvisna od vrste tal na mestu. Za glino je na primer 20 W na rm, za pesek - 10 W itd.
• Določena je površina, potrebna za polaganje kolektorja. V tem primeru se izračun izvede po formuli A = L da, kjer je da korak polaganja cevi.

Moč toplotne črpalke se določi približno s hitrostjo 70 W toplote na 1 m2 z višino stropa 2,7 m. Kolektorske cevi se običajno polagajo na razdalji 0,8 m drug od drugega ali malo več.

Kako sestaviti toplotno črpalko

Ta vrsta opreme je precej draga. Zasnova toplotne črpalke je razmeroma enostavna. Zato ga lahko poskusite narediti sami. Ta postopek se izvaja takole:

• Kupljen je kompresor (primerna je oprema iz klimatske naprave).
• Ohišje kondenzatorja je izdelano. Da bi to naredili, se 100-litrski rezervoar iz nerjavečega jekla razreže na polovico.
• Izdeluje se tuljava. Plinska ali kisikova jeklenka je zavita z bakreno cevjo iz hladilnika. Slednje je mogoče pritrditi z aluminijastimi perforiranimi vogali.
• Tuljava je nameščena v telesu, po katerem je slednje zatesnjeno.
• Uparjalnik je izdelan iz plastične posode 80 litrov. Vanjo je nameščena tuljava iz cevi ¾ palca.
• Vodovodne cevi so priključene na uparjalnik za dovajanje in odvajanje vode.
• Sistem je napolnjen s hladilnim sredstvom. To operacijo je treba zaupati strokovnjaku. Z nesposobnimi dejanji lahko ne samo uničite sestavljeno opremo, ampak se tudi poškodujete.

Montaža kolektorskih komunikacij

Tehnologija vgradnje zunanjega kroga ogrevalnega sistema je odvisna tudi od njegove vrste. Za navpični kolektor se vrtine vrtajo z globino 20-100 m. Pod vodoravnim se prebijejo jarki s globino 1,5 m. Na naslednji stopnji se položijo cevi. Drevesa ne smejo rasti v bližini vodoravnega kolektorja, saj lahko njihove korenine poškodujejo omrežje. Za montažo slednjega se lahko uporabijo nizkotlačne polietilenske cevi.

Namestitev opreme

Ta operacija se izvaja na običajen način. To pomeni, da so v prostore nameščeni radiatorji za ogrevanje, položeni so vodovi in ​​povezani s kotlom. Na povratni cevi so nameščeni ekspanzijski rezervoar, filter in obtočna črpalka na obvodu. Na toplotno črpalko lahko sestavite in priključite tudi sistem »topla tla«. Na zadnji stopnji se izbrana vrsta hladilne tekočine vlije v zunanji in notranji krog.

Kot vidite, lahko toplotno črpalko in kolektor montirate sami. Tehnološko postopek ni posebej zapleten. Vendar je za razliko od drugih vrst podobne opreme montaža takšnega sistema, tudi vodoravnega, fizično precej naporna operacija. Samostojno vrtanje vrtin za vertikalno vrtanje brez posebne opreme je praktično nemogoče. Zato je morda vredno najeti strokovnjake za izvedbo izračunov in dela pri sestavljanju sistema. Danes so na trgu podjetja, ki vgrajujejo opremo, kot je toplotna črpalka, na ključ.

Kaj je toplotna črpalka za ogrevanje zasebne hiše? Kako deluje?

Posebna naprava, ki je sposobna črpati toploto iz okolja, se imenuje toplotna črpalka.

Takšne naprave se uporabljajo kot glavni ali dodatni način ogrevanja prostorov. Nekatere naprave delujejo tudi za pasivno hlajenje objekta – črpalka pa se uporablja tako za poletno kot zimsko ogrevanje.

Energija okolja se uporablja kot gorivo. Tak grelnik črpa toploto iz zraka, vode, podtalnice itd., zato ta naprava uvrščamo med obnovljive vire energije.

Pomembno! Te črpalke za delovanje potrebujejo električno povezavo. Sestava vseh termičnih naprav vključuje uparjalnik, kompresor, kondenzator in ekspanzijski ventil. Glede na vir toplote ločimo vodo, zrak in druge naprave.

Načelo delovanja je zelo podobno principu hladilnika (samo hladilnik oddaja vroč zrak, črpalka pa absorbira toploto)

Glede na vir toplote ločimo vodo, zrak in druge naprave. Načelo delovanja je zelo podobno principu hladilnika (samo hladilnik oddaja vroč zrak, črpalka pa absorbira toploto)

Sestava vseh termičnih naprav vključuje uparjalnik, kompresor, kondenzator in ekspanzijski ventil. Glede na vir toplote ločimo vodo, zrak in druge naprave. Načelo delovanja je zelo podobno kot pri hladilniku (samo hladilnik oddaja vroč zrak, črpalka pa absorbira toploto).

Večina naprav deluje tako pri pozitivnih kot negativnih temperaturah, vendar je učinkovitost naprave neposredno odvisna od zunanjih pogojev (tj. višja kot je temperatura okolice, močnejša bo naprava). Na splošno naprava deluje na naslednji način:

1. Toplotna črpalka pride v stik z okolico. Običajno naprava črpa toploto iz tal, zraka ali vode (odvisno od vrste naprave).
2. V notranjosti naprave je nameščen poseben uparjalnik, ki je napolnjen s hladilnim sredstvom.
3. Ob stiku z okoljem hladilno sredstvo zavre in izhlapi.
4. Po tem hladilno sredstvo v obliki hlapov vstopi v kompresor.
5. Tam se skrči - zaradi tega se njegova temperatura resno dvigne.
6. Po tem ogrevani plin vstopi v ogrevalni sistem, kar vodi do segrevanja glavne hladilne tekočine, ki se uporablja za ogrevanje prostorov.
7. Hladilno sredstvo se postopoma ohladi. Na koncu se spet spremeni v tekočino.
8. Nato tekoče hladilno sredstvo vstopi v poseben ventil, ki resno zniža njegovo temperaturo.
9. Na koncu hladilno sredstvo ponovno vstopi v uparjalnik, po katerem se cikel ogrevanja ponovi.

Fotografija 1. Načelo delovanja toplotne črpalke zemlja-voda. Modra označuje hladno, rdeča pa vroče.

prednosti:

• Prijaznost do okolja. Takšne naprave so obnovljivi viri energije, ki s svojimi emisijami ne onesnažujejo ozračja (zemeljski plin proizvaja škodljive toplogredne pline, elektrika pa se pogosto uporablja za kurjenje premoga, ki tudi onesnažuje zrak).
• Dobra alternativa plinu. Toplotna črpalka je idealna za ogrevanje prostorov v primerih, ko je raba plina iz takšnih ali drugačnih razlogov otežena (na primer, ko je hiša daleč od vseh večjih komunalnih služb). Črpalka se ugodno primerja tudi s plinskim ogrevanjem, saj namestitev takšne naprave ne zahteva državnega dovoljenja (vendar pri vrtanju globoke vrtine jo morate še vedno dobiti).
• Poceni dodatni vir toplote. Črpalka je idealna kot poceni pomožni vir energije (najboljša možnost je uporaba plina pozimi in črpalke spomladi in jeseni).

pomanjkljivosti:

1. Toplotne omejitve v primeru uporabe vodnih črpalk.Vse toplotne naprave dobro delujejo pri pozitivnih temperaturah, medtem ko v primeru delovanja pri negativnih temperaturah veliko črpalk preneha delovati. To je predvsem posledica dejstva, da voda zmrzne, zaradi česar je nemogoče uporabiti kot vir toplote.
2. Lahko pride do težav z napravami, ki uporabljajo vodo kot toploto. Če se za ogrevanje uporablja voda, bo treba najti stabilen vir. Najpogosteje je za to treba izvrtati vrtino, zaradi česar se lahko povečajo stroški namestitve naprave.

Pozor! Črpalke običajno stanejo 5-10-krat več kot plinski kotel, zato je uporaba takšnih naprav za prihranek denarja v nekaterih primerih morda nepraktična (da se črpalka izplača, boste morali počakati nekaj let)

Načelo delovanja toplotnih črpalk

Treba je opozoriti, da ima skoraj vsak medij toplotno energijo. Zakaj ne bi izkoristili razpoložljive toplote za ogrevanje vašega doma? Pri tem bo pomagala toplotna črpalka.

Načelo delovanja toplotne črpalke je naslednje: toplota se hladilni tekočini prenaša iz vira energije z nizkim potencialom. V praksi se vse dogaja takole.

Hladilna tekočina prehaja skozi cevi, ki so na primer zakopane v tla. Nato hladilno sredstvo vstopi v toplotni izmenjevalnik, kjer se zbrana toplotna energija prenese v drugi krog. Hladilno sredstvo, ki se nahaja v zunanjem krogu, se segreje in spremeni v plin. Po tem plinasto hladilno sredstvo preide v kompresor, kjer se stisne. To povzroči, da se hladilno sredstvo še bolj segreje. Vroč plin gre v kondenzator, tam pa toplota preide na hladilno tekočino, ki že ogreva samo hišo.

Geotermalno ogrevanje doma: kako deluje

Hladilni sistemi so urejeni po istem principu. To pomeni, da se hladilne enote lahko uporabljajo za hlajenje zraka v zaprtih prostorih.

Vrste toplotnih črpalk

Obstaja več vrst toplotnih črpalk. Najpogosteje pa so naprave razvrščene glede na naravo hladilne tekočine na zunanjem vezju.

Naprave lahko črpajo energijo iz

• voda,
• prst,
• zrak.

Nastala energija v hiši se lahko uporabi za ogrevanje prostorov, za ogrevanje vode. Zato obstaja več vrst toplotnih črpalk.

Toplotne črpalke: zemlja - voda

Najboljša možnost za alternativno ogrevanje je pridobivanje toplotne energije iz tal. Tako ima zemlja že na globini šestih metrov konstantno in nespremenljivo temperaturo. Kot toplotni nosilec v ceveh se uporablja posebna tekočina. Zunanji obris sistema je izdelan iz plastičnih cevi. Cevi v tleh lahko postavite navpično ali vodoravno. Če so cevi nameščene vodoravno, je treba dodeliti veliko območje. Kjer so cevi nameščene vodoravno, je zemljišče nemogoče uporabiti za kmetijske namene. Uredite lahko samo trate ali posadite enoletnice.

Za postavitev cevi navpično v tleh je potrebno narediti več vodnjakov do 150 metrov globoko. To bo učinkovita geotermalna črpalka, saj je temperatura visoka na veliki globini blizu zemlje. Za prenos toplote se uporabljajo globoke sonde.

Vrsta črpalke voda-voda

Poleg tega lahko toploto pridobimo iz vode, ki se nahaja globoko pod zemljo. Uporabljajo se lahko ribniki, podtalnica ali odpadna voda.

Treba je opozoriti, da med obema sistemoma ni bistvenih razlik. Najmanjši stroški so potrebni, ko se ustvari sistem za pridobivanje toplote iz rezervoarja. Cevi je treba napolniti s hladilno tekočino in potopiti v vodo. Za ustvarjanje sistema za pridobivanje toplote iz podzemne vode je potrebna bolj zapletena zasnova.

Črpalke zrak-voda

Možno je zbiranje toplote iz zraka, vendar v regijah z zelo mrzlimi zimami tak sistem ni učinkovit. Hkrati je namestitev sistema zelo enostavna. Samo izbrati in namestiti morate želeno napravo.

Še malo o principu delovanja geotermalnih črpalk

Za ogrevanje je zelo koristna uporaba toplotnih črpalk. Hiše s površino več kot 400 kvadratnih metrov zelo hitro odplačajo stroške sistema. Če pa vaša hiša ni zelo velika, lahko ogrevalni sistem naredite z lastnimi rokami.

Najprej morate kupiti kompresor. Primerna je naprava, ki je opremljena z običajno klimatsko napravo. Namestimo ga na steno. Kondenzator lahko izdelate sami. Iz bakrenih cevi je treba izdelati tuljavo. Postavljen je v plastično ohišje. Uparjalnik je tudi stensko nameščen. Spajkanje, polnjenje s freonom in podobna dela naj opravlja le strokovnjak. Nesposobna dejanja ne bodo prinesla dobrega rezultata. Poleg tega se lahko poškodujete.

Pred začetkom obratovanja toplotne črpalke je potrebno preveriti stanje elektrifikacije hiše. Moč merilnika mora biti ocenjena na 40 amperov.

Domača geotermalna toplotna črpalka

Upoštevajte, da toplotna črpalka, ki jo ustvarite sami, ne izpolni vedno pričakovanj. Razlog za to je pomanjkanje pravilnih toplotnih izračunov. Sistem je premajhen, stroški vzdrževanja pa naraščajo

Zato je pomembno, da vse izračune izvedete natančno.

Značilnosti toplotnega sistema zrak-voda

Toplotna črpalka, ki ji je namenjen ta članek, ima za razliko od drugih modifikacij takšne naprave (zlasti voda-voda in zemlja-voda) številne prednosti:

• varčuje z električno energijo;
• namestitev ne zahteva obsežnih zemeljskih del, vrtanja vodnjakov, pridobivanja posebnih dovoljenj;
• Če sistem povežete s solarnimi paneli, lahko zagotovite njegovo popolno avtonomijo.

Pomembna prednost toplotnega sistema, ki črpa energijo vetra in jo prenaša v vodo, je stoodstotna okoljska varnost.

Preden nadaljujete z zasnovo črpalke, je treba ugotoviti, v katerih primerih se sistem manifestira čim bolj učinkovito in kdaj je njegova uporaba nepraktična.

Sistem toplotne črpalke, ki črpa energijo iz zračne mase, se lahko uporablja za ogrevanje vseh vrst toplotnih nosilcev, ki se uporabljajo v CIS: voda, zrak, para

Posebnosti uporabe in dela

Toplotna črpalka deluje produktivno izključno v temperaturnem območju od -5 do +7 stopinj. Pri temperaturi zraka +7 bo sistem ustvaril več toplote, kot je potrebno, pri indikatorju pod -5 pa ne bo dovolj za ogrevanje. To je posledica dejstva, da koncentrirani freon v strukturi vre pri temperaturi -55 stopinj.

Teoretično lahko sistem proizvaja toploto tudi pri 30-stopinjski zmrzali, vendar to ne bo dovolj za ogrevanje, ker je toplotna moč neposredno odvisna od razlike med vreliščem hladilnega sredstva in temperaturo zraka.

Zato za prebivalce severnih regij, kjer prehladi prihajajo prej, ta sistem ne bo deloval, v domovih južnih regij pa lahko učinkovito služi več hladnih mesecev.

Če so v prostoru nameščene standardne baterije, bo toplotna črpalka delovala manj učinkovito. Najboljše od vsega je, da je naprava zrak-voda kombinirana s konvektorji in drugimi radiatorji z veliko površino, pa tudi s sistemi vodnega tipa "topla tla", "topla stena".

Tudi sam prostor naj bo od zunaj dobro izoliran, imeti vgrajena večkomorna okna, ki zagotavljajo boljšo toplotno izolacijo kot navadna lesena ali plastična.

Toplotna črpalka najbolje sodeluje z vodnim sistemom "topla tla", ki ne zahteva segrevanja hladilne tekočine nad 40 - 45 ° C

Domača toplotna črpalka lahko učinkovito ogreva hiše do 100 kvadratnih metrov. m in zagotavlja moč 5 kW. Treba je razumeti, da freona ni mogoče dovolj kakovostno vliti v strukturo, ustvarjeno doma, zato morate računati na njegovo vrelišče do -22 stopinj.

Naprava za montažo doma je idealna za oskrbo s toploto garaže, rastlinjaka, pomožnega prostora, majhnega zasebnega bazena itd. Sistem se običajno uporablja kot dodatno ogrevanje.

V vsakem primeru bo potreben električni kotel ali druga tradicionalna oprema za kurilno sezono. V času hudih zmrzali (-15-30 stopinj) je priporočljivo izklopiti toplotno črpalko, da se izognete zapravljanju električne energije, saj v tem obdobju njena učinkovitost ni večja od 10%.

Toplotne črpalke zagotavljajo dovolj energije za ogrevanje vode v notranjih zasebnih bazenih (+)

Kako sistem deluje

Delovna snov v strukturi je zrak. Skozi zunanjo enoto, ki je nameščena na ulici, kisik vstopa v uparjalnik skozi cevi, kjer sodeluje s hladilnim sredstvom.

Freon pod vplivom temperature postane plinast (ker vre pri -55 stopinj) in v ogreti obliki pod pritiskom vstopi v kompresor. Naprava stisne plin in s tem poveča njegovo temperaturo.

Vroč freon vstopi v krogotok zalogovnika (kondenzatorja), kjer se toplota prenaša na vodo, ki jo kasneje lahko uporabimo za organizacijo ogrevanja in sanitarne vode. V kondenzatorju freon izgubi le del toplote in je še vedno v plinastem stanju.

Ko gre skozi dušilno loputo, se hladilno sredstvo razprši, zaradi česar se njegova temperatura zmanjša. Freon postane tekoč in v tej obliki preide v uparjalnik. Cikel se ponovi.

Slika shematično prikazuje izvedbo principa osnovne toplotne črpalke, razdeljene s kompresorjem in ekspanderjem na dva kroga - visokotlačna in nizkotlačna.

Tistim, ki želijo samostojno zgraditi toplotno črpalko iz odpadnih materialov in zastarele opreme, na primer iz starega hladilnika, bodo v pomoč informacije, predstavljene v članku, ki ga priporočamo.

Zaključki in koristen video na to temo

Videoposnetek bo predstavil načelo delovanja in značilnosti naprave:

Kot rezultat lahko sklepamo, da toplotna črpalka voda-voda velja za učinkovito okolju prijazno opremo, namenjeno ogrevanju hiš do 150 kvadratnih metrov. Ureditev večje površine lahko zahteva že precej zapletene inženirske raziskave.

Če imate med branjem navedenih informacij kakršna koli vprašanja, jih zastavite v spodnjem bloku. Čakamo na vaše komentarje, vprašanja o temi, zgodbe in fotografije o gradnji mini hidroelektrarne z lastnimi rokami. Zanima nas vaše mnenje.