Toplotna črpalka zrak-zrak: princip delovanja, naprava, izbira in izračuni

Naprava toplotne črpalke

Načelo delovanja je že dolgo znano. Obstajajo trije zaprti hermetični krogi - notranji, kompresor, zunanji.

Glavne komponente:

1. Sistem ogrevanja. Najbolje je uporabiti talno ogrevanje. Dodatna možnost je oskrba s toplo vodo.
2. kondenzator. Prenaša zbrano energijo iz hladilnega sredstva (običajno freona) na toplotni nosilec (vodo) za ogrevanje.
3. Uparjalnik. Izbere toplotno energijo iz hladilne tekočine (na primer etilen glikola), ki kroži v zunanjem krogu.
4. Kompresor. Hladilno sredstvo črpa iz uparjalnika, ga pretvori iz plinastega v tekoče stanje, poveča tlak in ga ohladi v kondenzatorju.
5. Ekspanzijski ventil. Vgrajen z uparjalnikom. Uravnava pretok hladilnega sredstva.
6. Zunanja kontura. Položen je na dno rezervoarja ali spuščen v vodnjake.
7. Črpalke notranje in zunanje konture.
8. Avtomatizacija.Upravlja sistem glede na vnaprej določeno količino ogrevanja prostora in spremembe zunanje temperature.

Zunanji obris v ribniku v bližini stavbe je videti takole.

Kolektor deluje vse leto. Pozimi na globini več kot 3 metre temperatura vode zadostuje za ogrevanje.

Po uparjalniku hladilno sredstvo prehaja skozi kompresor, kjer se povečata njegov tlak in temperatura. Nato v kondenzatorju odda toploto v ogrevalni sistem.

Hladilno sredstvo nato prehaja skozi odprtino, kjer zaradi ekspanzije tlak močno pade. Ob prehodu v plinasto stanje se temperatura hladilnega sredstva skoraj takoj zmanjša. Ta proces je mogoče občutiti v praksi pri polnjenju plinskega vžigalnika iz pločevinke utekočinjenega plina. Pomembna temperaturna razlika prispeva k učinkoviti absorpciji toplote s hladilnim sredstvom iz zunanjega krogotoka.

Obstaja tudi možnost odprtega zbiralnika. Možno, če je voda dobre kakovosti. Takrat sistemu in črpalki ne grozi zamuljevanje, odlaganje trdotnih soli, pospešena korozija.

Takšni generatorji toplote so dobili praktično uporabo šele po energetskih krizah 70-ih let prejšnjega stoletja.

Do takrat je njihov razvoj ovirala relativna pocenitev energentov – nafte, plina itd. Poleg tega je nepopolnost tehnologije ovirala množično uvajanje inovacij.

Ali je mogoča namestitev DIY?

Kljub tehnični zahtevnosti toplotnih črpalk jih je mogoče vgraditi samostojno. Natančneje, vse "umazano delo" lahko opravite z lastnimi rokami: polaganje tehničnih cevovodov in električnih omrežij, obešanje notranjih in zunanjih enot.Potni list za vsako posamezno vrsto toplotne črpalke vsebuje izčrpne informacije o pogojih vgradnje blokov, naklonu, dolžini in dovoljenih ovinkih tehničnih poti.

Vse kar ostane kasneje je, da povabite strokovnjaka, ki bo preveril pravilno namestitev sistema in zagotovil njegovo pravilno zagon. Tega dela ne morete opraviti sami: potrebujete opremo za čiščenje in odzračevanje sistema, polnjenje hladilnega sredstva - na splošno je ta proces precej tehnološki in zapleten.

Pri tem je treba poudariti, da se vgradnja tovrstnih klimatskih naprav ne izvaja »na mah«. Potreben je podroben predhodni izračun, zlasti je treba določiti razred opreme, ki je primeren za posebne podnebne razmere, in izračunati njeno zadostno moč. Seveda pa daljinsko ogrevanje na toplotne črpalke povzroča še več težav pri načrtovanju in usklajevanju dela z gradbenimi izvajalci.

Osnovna pravila namestitve

Za kakovostno namestitev grelnika z naravno cirkulacijo je treba izvesti naslednje pomembne korake:

1. Zaželeno je, da grelnike radiatorjev postavite pod okna na isti višini.
2. Namestite kotel.
3. Namestite ekspanzijsko posodo.
4. Vgrajene elemente povežite s cevmi.
5. Hladilno tekočino postavite v ogrevalni sistem in preverite, ali vse komponente puščajo.
6. Zaženite kotel in uživajte v toplini svojega doma.

Pomembne informacije monterjev:

1. Kotel mora biti nameščen čim nižje.
2. Cevi je treba položiti z naklonom nazaj.
3. Priporočljivo je, da se izognete velikemu številu navitij v sistemu.
4. Uporabite cevi velikega premera.

Upamo, da smo razkrili vse nianse ogrevalnega sistema brez črpalke, ki bo pomagal pri ogrevanju vašega doma.

Za informacije o vgradnji ogrevalnega sistema brez črpalke si oglejte razlago gravitacijskega kroga v naslednjem videu:

stran 3

Obtočne črpalke so trenutno na voljo kot opcija v sistemih za ogrevanje tekočine. Uporabljajo se za ogrevanje vseh vrst goriva.

V večini primerov namestitev dodatne črpalke v sistem naravnega obtoka bistveno poveča hitrost gibanja in ogrevanja prostora. Sama naprava nima posebej zapletene zasnove in je majhna.

Posebno pozornost je treba nameniti parametrom dodatne črpalke in sistema

Trajnost in vzdrževanje sistema

Marsikoga lahko prestraši življenjska doba sistema 7-10 let, ki jo je navedel proizvajalec. V praksi je ta številka bistveno višja, samo toplotna črpalka lahko sčasoma izgubi zmogljivost.

To je predvsem posledica postopnega uhajanja hladilnega sredstva v zunanje okolje in njegove kontaminacije z vlago in drugimi nečistočami. V tem primeru je zagotovljen dokaj preprost postopek vzdrževanja, ki je sestavljen iz čiščenja hladilne tekočine in dopolnjevanja njene koncentracije.

Obraba mehanskih komponent, kot sta kompresor ali ventilator, je neizogibna. Dobra toplotna črpalka pa zagotavlja možnost modularne zamenjave njenih sestavnih delov. Trajnost opreme je v celoti odvisna od pogojev njenega delovanja in tehnične dovršenosti sistema.Delo na meji, periodično zaledenitev zunanje enote in druge kršitve običajnega načina delovanja - to je treba izključiti že od samega začetka, da ima oprema čas, da se v celoti plača sama in hkrati prinese želeno toplino in udobje od uporabe do hiše.

rmnt.ru

Prednosti in slabosti

Prednosti uporabe toplotne črpalke vključujejo:

1. Možnost uporabe v oddaljenih vaseh, kjer ni plinovoda.
2. Varčna poraba električne energije samo za delovanje same črpalke. Stroški so precej nižji kot pri uporabi električnih naprav za ogrevanje prostorov. Toplotna črpalka ne porabi nič več energije kot gospodinjski hladilnik.
3. Sposobnost uporabe dizelskega generatorja in sončnih kolektorjev kot vira energije. To pomeni, da se v primeru izpada električne energije v sili ogrevanje hiše ne bo ustavilo.
4. Avtonomija sistema, ki mu ni treba dodajati vode in nadzorovati dela.
5. Okolju prijaznost namestitve. Med delovanjem črpalke ne nastajajo plini in ni emisij v ozračje.
6. Varnost pri delu. Sistem se ne pregreva.
7. Vsestranskost. Za ogrevanje in hlajenje lahko namestite toplotno črpalko.
8. Trajnost delovanja. Kompresor je treba zamenjati vsakih 15 do 20 let.
9. Sprostitev prostorov, ki je bil namenjen kurilnici. Poleg tega ni treba kupovati in skladiščiti trdnih goriv.

Slabosti toplotnih črpalk:

1. Namestitev je draga, čeprav se povrne v petih letih;
2. V severnih regijah bo potrebna uporaba dodatnih grelnih naprav;
3. Namestitev tal, čeprav rahlo, krši ekosistem mesta: ne bo šlo za uporabo ozemlja za vrt ali zelenjavni vrt, prazno bo.

Delovanje ogrevalnega sistema iz takšne črpalke

Načelo delovanja same namestitve je bilo opisano zgoraj. Posledično se toplotni nosilec segreje v drugem krogu toplotnega izmenjevalnika, ki bo kasneje služil kot vir toplote za ogrevanje stavbe ali posameznih prostorov.

Klasična možnost distribucije ogrevane hladilne tekočine je priključitev toplotnega izmenjevalnika z dvema ločenima vodama na razdelilni razdelilnik in grelnik vode. Po drugi strani so na glavnik priključeni grelci, talno ogrevanje in druga oprema. Takšna distribucija je nujna zaradi različnih načinov delovanja sistemov tople vode in ogrevanja.

Linija toplotnih črpalk zrak-voda določa moč inštalacij od 2 do 120 kW, kar vam omogoča izbiro opreme za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo poljubne velikosti stanovanjske stavbe.

Način hladnega zraka

Zasnova toplotnih črpalk omogoča ne samo ogrevanje hiše pozimi, temveč tudi ohlajanje zraka v vročih dneh poleti. Da bi to naredili, se kroženje hladilnega sredstva začne v obratnem ciklu. Vendar pa hlajenje grelnih naprav ne bo zagotovilo želenega učinka, saj hladen zrak, ki se spušča navzdol, ne bo mogel ustvariti udobnih pogojev v celotnem volumnu prostora. Zato je za uporabo enote zrak-voda za klimatsko napravo potreben konvektor, ki ga piha ventilator.

Poleg tega so v obtočnem krogu dodatno nameščeni 4-potni ventil, drugi dušilni ventil in 2 cevovoda.Ko se ventil preklopi, se vod zapre v smeri "zimske" dušilne lopute in odpre v smeri "poletnega", ohlajena hladilna tekočina pa se dovaja v konvektor. Prav tako bo onemogočeno ogrevanje tople vode.

Stroški takšne izboljšave so ob upoštevanju dodatne opreme, materialov in dela lahko precej primerljivi s stroški klimatske naprave. Zato bo v večini primerov povsem smiselno zavrniti delovanje v razdeljenem načinu, ampak preprosto kupiti klimatsko napravo.

Zakaj ne les?

Sosedje večinoma uporabljajo peči na drva, vendar jim ta možnost sprva ni bila všeč. Vsako leto je treba narediti zaloge goriva, očistiti kotel, spremljati njegovo zgorevanje. Z elektriko je vse veliko bolj preprosto - pritisnili ste na stikalo, se je ogrelo. Edina pomanjkljivost te metode je visoka cena električne energije. V času zagona ogrevalnega sistema je kilovatna ura v moskovski regiji stala 5,29 rubljev.

Seveda smo želeli tako dragocen vir čim bolj ekonomično uporabiti, zato smo se odločili za toplotno črpalko zrak-zrak. To je njegova najcenejša različica, deluje skoraj kot klimatska naprava.

Ogrevalni sistem na osnovi toplotne črpalke

Toplotno energijo, ki jo proizvaja toplotna črpalka, lahko uporabimo na kakršen koli način. Takšna oprema se praviloma uporablja za ogrevanje vode, ki se nato uporablja za oskrbo s toplo vodo (kuhinja, kopalnica, kopel) in za ogrevanje.

Praksa kaže, da je bolje uporabiti talno ogrevanje kot ogrevanje z radiatorji. Poleg tega, da je to mehka toplota in ne zahteva segrevanja vode na visoko temperaturo, obstaja še tretja, pomembna z vidika ekonomičnosti.

Nižja kot je temperatura vode, ki jo je treba ogrevati, večji je izkoristek katere koli toplotne črpalke.Če je treba za radiatorje vodo segreti na 50-55 stopinj, potem za topla tla - 30-35 stopinj. Tudi če je temperatura vstopne vode 1-2 stopinj, bo razlika v učinkovitosti približno 30%.

Zrak se pogosto uporablja za ogrevanje prostorov. To je še posebej učinkovito v regijah, kjer temperature ne padejo pod 0, in tudi, če se toplotna črpalka uporablja kot dodatni vir toplotne energije.

Za to je najbolj priročno uporabiti ventilatorske konvektorje, vendar boste za njihovo namestitev morali zgraditi lažni strop ali žrtvovati estetiko. Če obstaja prisilno prezračevanje, ga lahko uporabite za dovajanje toplega zraka.

Zdaj toplotne črpalke v CIS niso tako razširjene kot v drugih državah. Še vedno imamo poceni tradicionalne vire toplote, kot so premog, plin in les. A razmere se nenehno spreminjajo in toplotne črpalke se vse pogosteje uporabljajo za ogrevanje hiš in nestanovanjskih objektov.

V tem članku smo poskušali podrobno opisati prednosti in slabosti različnih vrst toplotnih črpalk. Upamo, da vam je bilo v pomoč. Ne pozabi deliti objave s prijatelji!

Prednosti ali slabosti?

Ker so se te naprave pri nas pojavile relativno nedavno, jih mnogi Rusi še vedno obravnavajo z velikim nezaupanjem. V ZDA, Evropi in na Japonskem jih uporabljajo že dolgo in uspešno. Vendar pa ni mogoče reči, da je takšna oprema za našo državo absolutna skrivnost, "terra incognita".

V ZSSR so bili izvedeni tudi poskusi glede takšnih alternativnih virov energije. Vendar pa ta tehnologija ni bila široko sprejeta.

Zato je pomembno razumeti, zakaj, in ali je smiselno zamenjati znane sisteme z ekološko novostjo? Predpona "eko" v tem primeru lahko pomeni tako ekologijo kot ekonomijo.

Prednosti

Prva in nedvomna prednost toplotnih črpalk je pomemben prihranek energije. Da, za razliko od sončnih kolektorjev ga potrebujejo, vendar v veliko manjših količinah. Na primer, električni kotel (ali grelec) prevzame toliko energije, kot proizvede toploto. Toplotna črpalka, nasprotno, porabi minimalno elektriko, proizvede pa tri do sedemkrat več toplote. Oprema lahko porabi 5 kWh, odda pa najmanj 17 kWh toplote. Visok izkoristek je najbolj privlačna kakovost toplotnih kotlov.

1. Resni prihranki energije. Cene vseh vrst goriv nezadržno naraščajo, toplotna črpalka pa vam bo omogočila, da dobite več toplote z nižjimi stroški energije.
2. Možnost namestitve na katerem koli območju, saj lahko zrak, voda ali zemlja postanejo vir toplote. Posebej pomembna oprema za lokacije, ki se nahajajo daleč od plinovoda.
3. Reverzibilnost namestitve. Toplotne črpalke so univerzalne. Pozimi zagotavljajo toploto, v vročem poletju nudijo priložnost za hladnost v prostoru. Vendar pa vsi modeli nimajo te funkcije.
4. Vzdržljivost. Ustrezno oskrbovana oprema lahko nemoteno deluje 25-50 let. Menjava kompresorja bo morda potrebna vsakih 10-15 (največ 20) let.
5. Možnost uporabe v kakršnih koli pogojih: kjer ni elektrike, je nameščen bencinski ali dizelski motor.
6. Prihranki pri vzdrževanju. Oprema za to ne zahteva velikih stroškov.
7. Neprekinjeno delovanje pri -15°.
8. Popolna avtomatizacija toplotne črpalke.
9. Varnost za okolje.
10. Brezplačen vir toplote.

Poleg prednosti imajo sistemi tudi slabosti.

Pomanjkljivosti

Tej vključujejo:

1. Cena toplotnih črpalk in stroški ureditve geotermalnega sistema. Poleg tega se oprema ne bo takoj izplačala. Lastniki bodo morali počakati vsaj 5 let. Izjema so zračne naprave, ki ne zahtevajo dodatnih naložb.
2. Potreba po dodajanju dodatnega vira toplote v tistih regijah, kjer je temperatura pogosto pod -20 °. Takšen sistem se imenuje bivalenten. Če toplotna črpalka odpove, se priključi toplotni generator (plinski kotel, električni grelec).
3. Prijaznost do okolja je še vedno pod vprašajem. Za ljudi ni nevarnosti, vendar obstaja za ekosistem. Na primer, v tleh živijo mikroorganizmi - anaerobi. Z močnim hlajenjem prostora v bližini cevi se soočajo s skorajšnjo smrtjo.
4. Skoraj nujnost poskrbeti za trifazno električno omrežje v hiši. Za pravilno delovanje toplotne črpalke je potrebno zmanjšati padce napetosti, ki lahko povzročijo okvaro inštalacije.

Uporaba takšne opreme je optimalna v sistemih, kjer se uporablja nizkotemperaturna hladilna tekočina, na primer "topla tla".

Da bi razumeli, ali je priporočljivo kupiti in namestiti toplotno črpalko, bodo morali lastniki oceniti vse prednosti in slabosti. Glavni »nasprotniki« so prihranki energije (goriva) ter resni stroški nakupa in namestitve. Pomembne pomanjkljivosti HP vključujejo nizko učinkovitost v hladni sezoni, vendar obstajajo modeli, ki lahko proizvajajo toploto tudi pri -35 °. Toda zanje boste morali plačati še več.

Ali se splača porabiti denar za nakup in namestitev toplotne črpalke? Vsak se odloči zase. Enkratna naložba vam bo dala priložnost, da za vedno pozabite na velike račune za ogrevanje. Poleg tega v prid opremi priča njena popolna varnost za stanovalce in skoraj popolna varnost za okolje.