Pompe di calore per riscaldamento domestico: tipi e principio di funzionamento

Le opzioni di riscaldamento alternative includono la crescente popolarità delle pompe di calore. L'elevato costo delle attrezzature e l'installazione di tale progetto non consente ad alcuni proprietari di case private di ridurre al minimo i costi di riscaldamento. Dovrebbero assolutamente prendere in considerazione l'idea di realizzare una pompa di calore fai-da-te.

Dispositivo e principio di funzionamento

Quasi ogni mezzo che ci circonda ha una certa quantità di energia termica, a condizione che la sua temperatura superi 1° C.Perché non usare parte di questa energia per riscaldare la tua casa? Questo viene fatto usando una pompa di calore.

Si basa il principio di funzionamento di una pompa di calore basata sul trasferimento di calore da una fonte con un basso potenziale di energia termica a un vettore di calore che ha una temperatura più elevata. In pratica, si presenta così:

1. Il liquido di raffreddamento entra nella tubazione, situato, ad esempio, nel terreno e si riscalda di diversi gradi.
2. Quindi il liquido di raffreddamento entra nello scambiatore di calore (o nell'evaporatore) e trasferisce l'energia termica raccolta al circuito interno.
3. Il refrigerante (una sostanza con un basso punto di ebollizione, che è a bassa pressione), che si trova nel circuito esterno, viene riscaldato nell'evaporatore e convertito in gas.
4. Quindi il refrigerante gassoso entra nel compressore, dove viene compresso ad alta pressione. In questo caso, la temperatura del refrigerante diventa ancora più elevata.
5. Il gas caldo entra nel condensatore, dove trasferisce energia termica al liquido di raffreddamento del sistema di riscaldamento interno della casa.
6. Successivamente, il refrigerante che ha perso calore viene restituito al sistema in uno stato liquido.

Il funzionamento delle unità di refrigerazione si basa sullo stesso principio, quindi alcuni tipi di pompe di calore in estate possono essere utilizzate con successo come condizionatori d'aria, cioè per raffreddare una stanza.

La pompa di calore consente di riscaldare la casa utilizzando energia termica a basso potenziale dell'ambiente

Video: dispositivo e funzionamento delle unità termiche

Tipi di unità

Un'idea chiara delle opzioni per la progettazione di pompe di calore è la loro classificazione in base al tipo di refrigerante sui contorni esterni ed interni della struttura. Il dispositivo può ricevere energia da:

• suolo;
• acqua (corpo idrico o sorgente);
• aria.

All'interno della casa, l'energia termica ricevuta può essere utilizzata nel sistema di riscaldamento, nonché per il riscaldamento dell'acqua o per il condizionamento dell'aria. Pertanto, esistono diversi tipi di pompe di calore, a seconda della combinazione di questi elementi e funzioni.

Sistema di acque sotterranee

Ottenere calore da terra è considerato uno dei più efficaci per questo tipo riscaldamento alternativopoiché già a circa cinque metri dalla superficie la temperatura del suolo rimane piuttosto costante, è poco suscettibile alle variazioni delle condizioni meteorologiche.

Una pompa di calore geotermica utilizza speciali sonde termoconduttive

Come refrigerante sul circuito esterno, viene utilizzato un liquido speciale, che di solito viene chiamato salamoia. È un composto ecologico.

Il contorno esterno della pompa di calore acqua-suolo è realizzato con tubi di plastica. Puoi posizionarli nel terreno in orizzontale o in verticale. Nel primo caso, potrebbe essere necessario lavorare su una vasta area, da 25 a 50 metri quadrati. m per chilowatt di potenza della pompa. Le aree riservate al collettore orizzontale non possono essere utilizzate per scopi agricoli. Qui, è ammessa solo una rottura del prato o piantagione di piante da fiore annuali.

Per la costruzione di un serbatoio verticale, saranno necessari numerosi pozzi con una profondità di 50-150 metri. Poiché la temperatura del suolo a questa profondità è più elevata e più stabile, una tale pompa di calore geotermica è considerata più efficiente. In questo caso, vengono utilizzate sonde di profondità speciali per trasferire il calore.

Pompa acqua-acqua

Il calore può essere una scelta altrettanto efficace. pompa acqua acqua, poiché a grandi profondità la temperatura dell'acqua rimane piuttosto elevata e costante. Come fonte di energia termica a basso potenziale può essere utilizzato:

• serbatoi aperti (laghi, fiumi);
• acque sotterranee (pozzi, pozzi);
• acque reflue di cicli tecnologici industriali (approvvigionamento idrico inverso).

Non ci sono differenze fondamentali nella progettazione delle pompe di calore acqua-suolo o acqua-acqua. Il minor costo richiederà la costruzione di una pompa di calore che utilizza l'energia di un serbatoio aperto: i tubi con un refrigerante devono essere forniti con carico e immersi in acqua. L'uso del potenziale delle acque sotterranee richiederà una progettazione più complessa. Potrebbe essere necessario un pozzo aggiuntivo per scaricare l'acqua che passa attraverso lo scambiatore di calore.

L'uso di una pompa di calore acqua-acqua in uno stagno aperto può essere molto utile.

Opzione universale "aria-acqua"

Per efficienza pompa di calore aria acqua inferiore ad altri modelli, perché nella stagione fredda, la sua potenza è notevolmente ridotta. Tuttavia, per la sua installazione non richiede lavori complessi di scavo o costruzione di pozzi profondi. È necessario solo selezionare e installare l'attrezzatura adeguata, ad esempio direttamente sul tetto della casa.

La pompa di calore aria-acqua può essere installata senza lunghi lavori di installazione

L'indubbio vantaggio di questo design è la capacità di riutilizzare il calore che lascia i locali riscaldati dalla pompa di calore con aria di scarico o acqua, nonché fumo, gas, ecc. Al fine di compensare la mancanza di potenza della pompa di calore ad aria in inverno, dovrebbero essere considerate opzioni di riscaldamento alternative.

L'opzione meno costosa potrebbe essere una pompa di calore aria-aria, la cui costruzione non richiede un lavoro complesso per creare un tradizionale sistema di riscaldamento dell'acqua per interni.

Maggiori informazioni su questo tipo di pompa di calore nel nostro articolo:https://aquatech.tomathouse.com/it/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Vantaggi e svantaggi del sistema

L'installazione di una pompa di calore a casa e il suo inserimento nel sistema di riscaldamento o la creazione di una stazione di riscaldamento a pieno titolo risolverà una serie di problemi urgenti e presenta i seguenti vantaggi:

• è un sistema di riscaldamento autonomo, il cui unico elemento centralizzato è la connessione alla rete elettrica;
• questo metodo consente di risparmiare in modo significativo sui costosi vettori energetici, che sono tradizionalmente utilizzati per il riscaldamento e riducono significativamente i costi di servizio.Il coefficiente di conversione del calore medio è 3,5 - 4,5. Da 1 kW di elettricità, la pompa genera da 3 a 7 kW di calore. Questi sono i tassi più alti tra tutti i tipi di caldaie che funzionano con qualsiasi combustibile;
• il sistema è sicuro per la salute umana e per l'ambiente. Aiuta a salvare le risorse energetiche non rinnovabili del pianeta;
• sicurezza antincendio e non infiammabilità delle parti. Questa caldaia non si surriscalda, non esplode, non brucia, non emette monossido di carbonio;
• una pompa può produrre sia calore che freddo, fornendo il microclima necessario in casa, nonché acqua di riscaldamento per le esigenze domestiche;
• durata - in base all'esperienza dei residenti in Europa, la vita utile dell'apparecchiatura è di 20-50 anni;
• comfort e funzionamento silenzioso. Il sistema è controllato dall'automazione;
• l'installazione della pompa non richiede omologazioni, necessarie durante l'installazione, ad esempio, delle apparecchiature a gas.

In Norvegia e Svezia, il 95% di tutte le case è riscaldato da pompe di calore.

I vantaggi di un tale sistema sono molto maggiori degli svantaggi

Gli svantaggi includono:

• il costo relativamente elevato dell'installazione e della pompa stessa, il rimborso di un tale sistema dipende dall'intensità del suo funzionamento;
• la necessità di attirare specialisti e utilizzare perforazioni speciali e altre attrezzature per equipaggiare una pompa geotermica con un circuito verticale, la cui profondità può raggiungere i 200 m.

Come realizzare una pompa di calore da soli

L'uso di pompe di calore per riscaldare la tua casa è vantaggioso e conveniente. L'esperienza dimostra che nelle case private con una superficie abitabile di oltre 400 metri quadrati. Un tale progetto pagherà entro pochi anni di funzionamento, nonostante i costi elevati. I proprietari di case con dimensioni più modeste sviluppano e installano con successo pompe di calore di propria progettazione. Ecco alcune linee guida per la creazione di questi utili dispositivi:

• Innanzitutto è necessario occuparsi dell'acquisto di un compressore, ad esempio progettato per il condizionamento dell'aria. Di solito è fissato al muro.
• un'altra parte importante del design - il condensatore - può essere eseguita in modo indipendente. Per fare questo, è necessario creare una bobina da un tubo di rame (almeno 1 mm di spessore), che viene inserito in una custodia di metallo o plastica. Un serbatoio di dimensioni adeguate è adatto come alloggiamento. Dopo l'installazione della bobina, le metà del serbatoio vengono saldate, montando le connessioni filettate necessarie. L'evaporatore è inoltre solitamente montato a parete. Per realizzare una bobina di alta qualità, puoi avvolgere un tubo idraulico in rame attorno a un oggetto di diametro adeguato, una bombola di gas è abbastanza adatta. Per garantire che la distanza tra le curve sia la stessa, utilizzare un angolo di alluminio perforato, sul quale sono fissate le bobine della bobina.
• installazione finale di questa apparecchiatura: la saldatura di un tubo di rame, l'iniezione di freon, ecc. - deve essere eseguita solo da uno specialista qualificato. Le azioni non valide possono danneggiare l'apparecchiatura, inoltre sono associate a un'alta probabilità di lesioni personali.
• successivamente, il design è collegato al sistema di riscaldamento interno della casa.
• quindi il circuito esterno viene installato e collegato, le caratteristiche di questo processo dipendono dal tipo di pompa di calore.

Prima di avviare la pompa di calore, non farà male diagnosticare le condizioni del cablaggio e del contatore della casa. Le apparecchiature vecchie e obsolete devono essere sostituite. Il misuratore di potenza accettabile è di almeno 40 ampere.

Sfortunatamente, non tutte le pompe di calore per il riscaldamento domestico soddisfano le aspettative dei proprietari. Molto spesso ciò è dovuto alla mancanza di calcoli termodinamici corretti. Il risultato è un sistema con potenza insufficiente o i costi di apparecchiature eccessivamente potenti stanno aumentando irragionevolmente. Per scegliere un sistema con una capacità adeguata, è necessario tenere conto della perdita di calore dell'edificio e di molte altre caratteristiche. Tali calcoli dovrebbero essere affidati a un progettista.

Convenienza e fattibilità dell'uso delle pompe di calore

Per ottenere risparmi significativi sul budget di riscaldamento per molti anni, è necessario spendere ingenti fondi in fase di progettazione e installazione. Il rimborso di un tale sistema di riscaldamento è ritardato nel tempo, dipende dalle condizioni operative.

L'energia prelevata dall'ambiente non richiede pagamento e non finisce qui.

Se il pavimento e le pareti sono adeguatamente isolati in casa, la pompa di calore funzionerà nel modo più efficiente possibile. Le perdite di calore non devono superare i 100 W per 1 sq. metro.

Di seguito è riportato un confronto dei costi di riscaldamento quando si utilizzano varie fonti di energia.

Per risparmiare sul riscaldamento, è necessario spendere molto per l'installazione di una pompa di calore

È molto utile includere la pompa in un sistema di riscaldamento a pavimento o pareti, in cui la temperatura di funzionamento è di circa 40 gradi. Un indicatore di risparmio può essere considerato l'assenza di surriscaldamento del circuito di riscaldamento e congelamento del liquido di raffreddamento quando la pompa è spenta, il che consente di aumentare l'affidabilità del sistema e ridurre il rischio di incidenti e la frequenza dei lavori di prevenzione e riparazione.

Il costo di installazione di un tale sistema dipende da diversi fattori:

• l'area dei locali riscaldati della casa;
• varietà di design della pompa;
• sistemi di riscaldamento e tubi posati in casa;
• indicatori di perdita di calore.

Per una piccola casa di 130 metri quadrati. m quando si installa una pompa con una presa di calore del suolo, il costo dell'attrezzatura sarà di 450.000 p. e l'installazione tirerà 300.000 p.

La pompa aria-acqua avrà un costo di 300 00 r., L'installazione sarà di 80 000 r. Questa è l'opzione più economica.

Il costo delle installazioni parte da 450 mila rubli.

I costi massimi saranno richiesti per la perforazione profonda con un basso punto di congelamento e per una vasta area della casa, ad esempio 400 metri quadrati. m. L'apparecchiatura costerà 800.000 p. e l'installazione - 360.000 p. I costi includono tutta la progettazione e lo scavo, i lavori a terra e tutti gli elementi della pompa e del sistema di riscaldamento.

Materiale aggiornato il 03.03.2018