Toplinske pumpe za grijanje kuće: vrste i princip rada

Alternativne mogućnosti grijanja uključuju rastuću popularnost toplinskih pumpi. Visoki troškovi opreme i ugradnja takvog dizajna ne dopuštaju nekim vlasnicima privatnih kuća da smanje troškove grijanja. Svakako bi trebali razmotriti izradu toplinske pumpe koja radi sam.

Uređaj i princip rada

Gotovo svaki medij koji nas okružuje ima određenu količinu toplinske energije, pod uvjetom da njegova temperatura prelazi 1° CZašto ne biste koristili dio ove energije za grijanje vlastitog doma? To se vrši pomoću toplinske pumpe.

Temelji se princip rada toplinske crpke koji se temelji na prijenosu topline iz izvora s niskim potencijalom toplinske energije u nosač topline koji ima višu temperaturu. U praksi to izgleda ovako:

1. Rashladno sredstvo ulazi u cjevovod, koji se nalazi, na primjer, u tlu, i zagrijava nekoliko stupnjeva.
2. Tada toplinski nosač ulazi u izmjenjivač topline (ili isparivač) i prenosi prikupljenu toplinsku energiju u unutarnji krug.
3. Rashladno sredstvo (tvar s niskom točkom ključanja, koja je pod niskim tlakom), koja se nalazi u vanjskom krugu, zagrijava se u isparivaču i pretvara se u plin.
4. Tada plinoviti rashladno sredstvo ulazi u kompresor, gdje se komprimira pod visokim tlakom. U tom slučaju temperatura rashladnog sredstva postaje još viša.
5. Vrući plin ulazi u kondenzator, gdje prenosi toplinsku energiju u rashladno sredstvo kućnog sustava grijanja.
6. Nakon toga, rashladno sredstvo koje je izgubilo toplinu vraća se u sustav u tekućem stanju.

Rad rashladnih jedinica temelji se na istom principu, stoga se neke vrste toplinskih crpki ljeti mogu prilično uspješno koristiti kao klima uređaji, tj. Za hlađenje prostorije.

Toplinska pumpa omogućuje vam grijanje kuće koristeći nisko-potencijalnu toplinsku energiju okoliša

Video: uređaj i rad toplinskih jedinica

Vrste jedinica

Jasna ideja opcija gradnje toplinskih crpki je njihova klasifikacija prema vrsti rashladnog sredstva na vanjskoj i unutarnjoj konturi konstrukcije. Uređaj može primati energiju iz:

• tlo;
• voda (tijelo vode ili izvor);
• zrak.

Unutar kuće primljena toplinska energija može se koristiti u sustavu grijanja, kao i za grijanje vode ili za klimatizaciju. Stoga postoji nekoliko vrsta toplinskih pumpi, ovisno o kombinaciji ovih elemenata i funkcija.

Sustav podzemnih voda

Dobivanje topline iz zemlje smatra se jednim od najučinkovitijih za ovu vrstu alternativno grijanjeBudući da već na oko pet metara od površine temperatura tla ostaje prilično konstantna, malo je podložna promjenama vremenskih uvjeta.

Geotermalna toplinska pumpa koristi posebne sonde za provođenje topline

Kao rashladno sredstvo u vanjskom krugu koristi se posebna tekućina, koja se obično naziva slanom vodom. To je ekološki prihvatljiv spoj.

Vanjski krug toplinske pumpe zemlja-voda izrađen je od plastičnih cijevi. Možete ih postaviti u zemlju vodoravno ili okomito. U prvom slučaju, možda ćete trebati raditi na velikoj površini, od 25 do 50 četvornih metara. m po kilovatu snage crpke. Površine dodijeljene vodoravnom sakupljaču ne mogu se koristiti u poljoprivredne svrhe. Ovdje je dopušteno samo propadanje travnjaka ili sadnja jednogodišnjih cvjetnica.

Za izgradnju okomitog rezervoara trebat će određeni broj bušotina s dubinom od 50-150 metara. Budući da je temperatura tla na ovoj dubini viša i stabilnija, takva se geotermalna toplinska pumpa smatra učinkovitijom. U ovom se slučaju koriste posebne sonde za dubinu za prijenos topline.

Crpka voda-voda

Toplina može biti jednako učinkovit izbor. ispumpavanje vode, jer na velikim dubinama temperatura vode ostaje prilično visoka i konstantna. Kao izvor niske potencijalne toplinske energije mogu se koristiti:

• otvoreni rezervoari (jezera, rijeke);
• podzemna voda (bunari, bunari);
• otpadne vode industrijskih tehnoloških ciklusa (obrnuto vodoopskrba).

Nema temeljnih razlika u dizajnu toplinskih crpki zemlja-voda ili voda-voda. Najmanji trošak zahtijevat će izgradnju toplinske crpke koja koristi energiju otvorenog rezervoara: cijevi s rashladnom tekućinom moraju se opskrbiti teretom i uroniti u vodu. Korištenje potencijala podzemne vode zahtijevat će složeniji dizajn. Za pražnjenje vode koja prolazi kroz izmjenjivač topline može biti potrebna dodatna bušotina.

Korištenje toplinske pumpe voda-voda u otvorenom ribnjaku može biti vrlo korisno.

Univerzalna opcija "zrak-voda"

Učinkovitošću toplinska pumpa zrak voda inferiorni u odnosu na druge modele, jer se u hladnoj sezoni njegova snaga značajno smanjuje. Međutim, za njegovu instalaciju nije potreban složeni iskop ili izgradnja dubokih bunara. Potrebno je samo odabrati i instalirati prikladnu opremu, na primjer, izravno na krov kuće.

Toplinska pumpa zrak-voda može se ugraditi bez opsežnih instalacijskih radova

Nesumnjiva prednost ovog dizajna je mogućnost ponovne uporabe topline koja napušta prostorije grijane toplinskom pumpom ispušnim zrakom ili vodom, kao i dimom, plinom itd. Kako bi se nadoknadio nedostatak snage zračne toplinske pumpe zimi, treba razmotriti alternativne mogućnosti grijanja.

Najmanje skupa opcija može biti toplinska pumpa zrak-zrak, čija konstrukcija ne zahtijeva komplicirani rad za stvaranje tradicionalnog sustava grijanja vode u sobama.

Pročitajte više o ovoj vrsti toplinske pumpe u našem članku:https://aquatech.tomathouse.com/hr/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Prednosti i nedostaci sustava

Ugradnja toplinske crpke kod kuće i njeno uključivanje u sustav grijanja ili stvaranje punopravne grijaće stanice riješit će brojne hitne probleme i ima sljedeće prednosti:

• to je autonomni sustav grijanja, čiji je jedini centralizirani element priključak na električnu mrežu;
• ova metoda može značajno uštedjeti na skupim energetskim nosačima, koji se tradicionalno koriste za grijanje i značajno smanjuju troškove komunalnih usluga.Prosječni koeficijent pretvorbe topline je 3,5 - 4,5. Crpka stvara od 1 kW električne energije 3 do 7 kW topline. To su najviše stope među svim vrstama kotlova koji rade na bilo kojem gorivu;
• sustav je siguran za zdravlje ljudi i okoliš. Pomaže u uštedi planeta neobnovljivih izvora energije;
• vatrogasna sigurnost i nezapaljivost dijelova. Ovaj se kotao ne pregrijava, ne eksplodira, ne gori, ne emitira ugljični monoksid;
• jedna crpka može proizvesti i toplinu i hladnoću, osiguravajući potrebnu mikroklimu u kući, kao i grijanje vode za kućne potrebe;
• trajnost - prema iskustvu europskih stanovnika, vijek trajanja opreme je 20-50 godina;
• udobnost i tihi rad. Sustavom upravlja automatizacija;
• Ugradnja crpke ne zahtijeva odobrenja koja su potrebna tijekom instalacije, na primjer, plinske opreme.

U Norveškoj i Švedskoj 95% svih domova zagrijava toplinske pumpe.

Prednosti takvog sustava puno su veće od nedostataka

Nedostaci uključuju:

• relativno visoki troškovi ugradnje i same crpke, povrat takvog sustava ovisi o intenzitetu njegovog rada;
• potreba za privlačenjem stručnjaka i korištenjem posebne opreme za bušenje i druge opreme za opremanje geotermalne crpke s vertikalnim krugom, čija dubina može doseći 200 m.

Kako napraviti DIY toplinsku pumpu

Korištenje toplinskih pumpi za grijanje vašeg doma je isplativo i prikladno. Iskustvo pokazuje da su u privatnim kućama površine više od 400 četvornih metara. m, takav će se dizajn isplatiti u roku od nekoliko godina rada, unatoč visokim troškovima. Vlasnici kuća skromnijih veličina uspješno razvijaju i ugrađuju toplinske crpke vlastitog dizajna. Evo nekoliko smjernica za stvaranje ovih korisnih uređaja:

• Prvo se morate pobrinuti za kupnju kompresora, na primjer, dizajniranog za klimatizaciju. Obično je pričvršćen na zid.
• još jedan važan dio dizajna - kondenzator - može se obaviti neovisno. Da biste to učinili, trebate napraviti zavojnicu od bakrene cijevi (debljine najmanje 1 mm) koja se postavlja u metalni ili plastični kovčeg. Spremnik veličine je prikladan kao kućište. Nakon što je zavojnica postavljena, polovice spremnika su zavarene, montirajući potrebne navojne spojeve. Isparivač se obično montira i na zid. Da biste napravili visokokvalitetni svitak, možete omotati bakrenu vodovodnu cijev oko objekta odgovarajućeg promjera, plinski cilindar je sasvim prikladan. Da biste osigurali da je udaljenost između zavoja jednaka, koristite perforirani aluminijski kut, na koji su fiksirane zavojnice zavojnice.
• konačnu instalaciju ove opreme: lemljenje bakrene cijevi, ubrizgavanje freona itd. - smije izvesti samo kvalificirani stručnjak. Neprimjerene radnje mogu oštetiti opremu, osim toga povezane su s velikom vjerojatnošću osobnih ozljeda.
• nakon toga dizajn je povezan s unutarnjim sustavom grijanja kuće.
• tada je vanjski krug instaliran i povezan, značajke ovog postupka ovise o vrsti toplinske crpke.

Prije pokretanja toplinske pumpe, neće štetiti dijagnosticirati stanje ožičenja i brojila kuće. Morate zamijeniti staru i zastarjelu opremu. Prihvatljivi mjerač snage je najmanje 40 ampera.

Nažalost, nije svaka toplinska pumpa za grijanje kuće u skladu s očekivanjima vlasnika. Najčešće je to posljedica nedostatka ispravnih termodinamičkih izračuna. Rezultat je sustav s nedovoljnom snagom ili troškovi pretjerano moćne opreme nerazumno rastu. Za odabir sustava prikladnog kapaciteta potrebno je uzeti u obzir gubitak topline zgrade, kao i mnoge druge karakteristike. Takve izračune treba povjeriti inženjeru dizajna.

Isplativost i izvedivost korištenja toplinskih pumpi

Da bi se postigle značajne uštede u proračunu za grijanje dugi niz godina, potrebno je potrošiti značajna sredstva u fazi projektiranja i ugradnje. Otplata takvog sustava grijanja kasni s vremenom, to ovisi o radnim uvjetima.

Energija uzeta iz okoliša ne zahtijeva plaćanje i tu ne završava.

Ako su pod i zidovi pravilno izolirani u kući, tada će toplinska pumpa raditi što je moguće efikasnije. Gubitak topline ne smije prelaziti 100 vata na 1 kvadrat. metar.

Slijedi usporedba troškova grijanja pri korištenju različitih izvora energije.

Da biste uštedjeli na grijanju, morate potrošiti znatnu količinu na instaliranju toplinske crpke

Vrlo je korisno uključiti crpku u sustav podnog grijanja ili zidova, gdje je radna temperatura približno 40 stupnjeva. Pokazalom uštede može se smatrati odsutnost pregrijavanja kruga grijanja i smrzavanje rashladnog sredstva kada je crpka isključena, što omogućava povećanje pouzdanosti sustava i smanjenje rizika od nezgode i učestalost preventivnih i popravnih radova.

Trošak instaliranja takvog sustava ovisi o nekoliko čimbenika:

• područje grijanih prostorija kuće;
• raznolikost dizajna crpki;
• sustavi grijanja i cijevi položeni u kući;
• pokazatelji gubitka topline.

Za malu kuću od 130 četvornih metara. m kada instalirate crpku s dovodom topline tla, cijena opreme bit će 450 000 p., a ugradnja će povući 300 000 p.

Crpka zrak-voda koštat će 300,00 p., Instalacija će biti 80.000 p. Ovo je najjeftinija opcija.

Trošak instalacija počinje od 450 tisuća rubalja.

Maksimalni troškovi bit će potrebni za dubinsko bušenje s niskom točkom smrzavanja i za veliko područje kuće, na primjer, 400 četvornih metara. m. Oprema će koštati 800 000 p., a ugradnja - 360 000 p. Troškovi uključuju sve projektiranje i iskopavanje, zemljane radove i sve elemente crpke i sustava grijanja.

Materijal ažuriran 03.03.2018