Siltumsūkņi mājas apsildīšanai: veidi un darbības princips

Alternatīvas apkures iespējas ietver pieaugošo siltumsūkņu popularitāti. Augstās aprīkojuma izmaksas un šāda dizaina uzstādīšana neļauj dažiem privātmāju īpašniekiem samazināt apkures izmaksas. Viņiem noteikti vajadzētu apsvērt iespēju pašam izgatavot siltumsūkni.

Ierīce un darbības princips

Gandrīz jebkurai videi, kas mūs ieskauj, ir noteikts siltumenerģijas daudzums ar nosacījumu, ka tā temperatūra pārsniedz 1° C.Kāpēc neizmanto daļu šīs enerģijas savas mājas apsildīšanai? Tas tiek veikts, izmantojot siltumsūkni.

Ir pamatots siltumsūkņa darbības princips, kas balstās uz siltuma pārnesi no avota ar zemu siltumenerģijas potenciālu uz siltumnesēju, kam ir augstāka temperatūra. Praksē tas izskatās šādi:

1. Dzesēšanas šķidrums nonāk cauruļvadā, kas atrodas, piemēram, zemē, un uzsilst vairākos grādos.
2. Tad siltumnesējs nonāk siltummainī (vai iztvaicētājā) un savākto siltuma enerģiju nodod iekšējai ķēdei.
3. Aukstumaģents (viela ar zemu viršanas temperatūru, kas atrodas zemā spiedienā), kas atrodas ārējā kontūrā, tiek uzkarsēts iztvaicētājā un pārvērsts gāzē.
4. Tad gāzveida aukstumaģents nonāk kompresorā, kur to saspiež zem augsta spiediena. Tajā pašā laikā aukstumaģenta temperatūra kļūst vēl augstāka.
5. Karsta gāze nonāk kondensatorā, kur tā nodod siltumenerģiju mājas iekšējās apkures sistēmas dzesēšanas šķidrumam.
6. Pēc tam aukstumaģents, kas zaudējis siltumu, tiek atgriezts sistēmā šķidrā stāvoklī.

Saldēšanas iekārtu darbība balstās uz to pašu principu, tāpēc dažus siltumsūkņu veidus vasarā diezgan veiksmīgi var izmantot kā gaisa kondicionierus, t.i., telpas atvēsināšanai.

Siltumsūknis ļauj sildīt māju, izmantojot zemu potenciālu vides siltumenerģiju

Video: ierīce un siltummezglu darbība

Vienību veidi

Skaidra ideja par siltumsūkņu projektēšanas iespējām ir to klasifikācija pēc dzesēšanas šķidruma veida uz konstrukcijas ārējiem un iekšējiem kontūriem. Ierīce var saņemt enerģiju no:

• augsne;
• ūdens (ūdenstilpe vai avots);
• gaiss.

Mājas iekšienē saņemto siltumenerģiju var izmantot apkures sistēmā, kā arī ūdens sildīšanai vai gaisa kondicionēšanai. Tāpēc ir vairāki siltumsūkņu veidi, atkarībā no šo elementu un funkciju kombinācijas.

Gruntsūdeņu sistēma

Siltuma iegūšana no zemes tiek uzskatīta par vienu no visefektīvākajiem šāda veida veidiem alternatīva apkuretā kā jau aptuveni piecu metru attālumā no virsmas augsnes temperatūra saglabājas diezgan nemainīga, tā ir maz pakļauta laika apstākļu izmaiņām.

Ģeotermiskajā siltumsūknī tiek izmantotas īpašas siltumvadīšanas zondes

Kā dzesēšanas šķidrums uz ārējās ķēdes tiek izmantots īpašs šķidrums, ko parasti sauc par sālījumu. Tas ir videi draudzīgs savienojums.

Augsnes-ūdens siltumsūkņa ārējā kontūra ir izgatavota no plastmasas caurulēm. Jūs varat tos ievietot zemē horizontāli vai vertikāli. Pirmajā gadījumā jums, iespējams, būs jāstrādā lielā platībā - no 25 līdz 50 kvadrātmetriem. m uz sūkņa jaudas kilovatiem. Horizontālajam kolektoram paredzētās platības nevar izmantot lauksaimniecības vajadzībām. Šeit ir pieļaujams tikai zāliena sadalījums vai viengadīgo puķu stādu stādīšana.

Vertikālas rezervuāra būvniecībai būs vajadzīgas vairākas akas ar dziļumu 50-150 metri. Tā kā augsnes temperatūra šajā dziļumā ir augstāka un stabilāka, šāds ģeotermiskais siltumsūknis tiek uzskatīts par efektīvāku. Šajā gadījumā siltuma pārnešanai tiek izmantotas īpašas dziļuma zondes.

Ūdens-ūdens sūknis

Karstums var būt tikpat efektīva izvēle. sūknēt ūdens ūdeni, jo lielā dziļumā ūdens temperatūra joprojām ir diezgan augsta un nemainīga. Kā zema potenciāla siltumenerģijas avotu var izmantot:

• atklāti rezervuāri (ezeri, upes);
• gruntsūdeņi (akas, akas);
• rūpniecisko tehnoloģisko ciklu notekūdeņi (reversā ūdens apgāde).

Augsnes-ūdens vai ūdens-ūdens siltumsūkņu konstrukcijā nav būtisku atšķirību. Vismazākās izmaksas prasīs siltumsūkņa izbūve, kas izmanto atvērtā rezervuāra enerģiju: caurules ar dzesēšanas šķidrumu jāpiegādā ar kravu un jāiegremdē ūdenī. Pazemes ūdens potenciāla izmantošanai būs nepieciešams sarežģītāks dizains. Var būt nepieciešama papildu aka, lai izvadītu ūdeni, kas iet caur siltummaini.

Ūdens-ūdens siltumsūkņa izmantošana atklātā dīķī var būt ļoti izdevīga.

Universāls variants "gaiss-ūdens"

Pēc efektivitātes siltumsūkņa gaisa ūdens zemāks par citiem modeļiem, jo ​​aukstā sezonā tā jauda ir ievērojami samazināta. Tomēr tā uzstādīšanai nav nepieciešama sarežģīta rakšana vai dziļu aku ierīkošana. Ir nepieciešams tikai izvēlēties un uzstādīt piemērotu aprīkojumu, piemēram, tieši uz mājas jumta.

Gaisa-ūdens siltumsūkni var uzstādīt bez apjomīgiem uzstādīšanas darbiem

Šī dizaina neapšaubāma priekšrocība ir spēja atkārtoti izmantot siltumu, kas siltumsūkņa sildītās telpas atstāj ar izplūdes gaisu vai ūdeni, kā arī dūmus, gāzi utt. Lai kompensētu gaisa siltumsūkņa enerģijas trūkumu ziemā, jāapsver alternatīvas apkures iespējas.

Lētākais variants var būt siltumsūknis gaiss-gaiss, kura uzbūvei nav nepieciešams sarežģīts darbs, lai telpās izveidotu tradicionālu ūdens sildīšanas sistēmu.

Plašāk par šāda veida siltumsūkņiem lasiet mūsu rakstā:https://aquatech.tomathouse.com/lv/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Sistēmas priekšrocības un trūkumi

Siltumsūkņa uzstādīšana mājās un tā iekļaušana apkures sistēmā vai pilnvērtīgas apkures stacijas izveidošana atrisinās vairākas aktuālas problēmas, un tai ir šādas priekšrocības:

• tā ir autonoma apkures sistēma, kuras vienīgais centralizētais elements ir savienojums ar elektrotīklu;
• šī metode var ievērojami ietaupīt dārgos enerģijas nesējus, kurus tradicionāli izmanto apkurei, un ievērojami samazināt komunālo pakalpojumu izmaksas.Vidējais siltuma pārrēķina koeficients ir 3,5 - 4,5. No 1 kW elektrības sūknis ģenerē no 3 līdz 7 kW siltuma. Šīs ir augstākās likmes starp visiem apkures katlu veidiem, kas darbojas ar jebkuru degvielu;
• sistēma ir droša cilvēku veselībai un videi. Tas palīdz ietaupīt planētas neatjaunojamos enerģijas resursus;
• ugunsdrošība un detaļu neuzliesmojamība. Šis katls nepārkarst, nesprāgst, nedeg, neizdala oglekļa monoksīdu;
• viens sūknis var radīt gan siltumu, gan aukstumu, nodrošinot mājā nepieciešamo mikroklimatu, kā arī sildot ūdeni mājas vajadzībām;
• izturība - saskaņā ar Eiropas iedzīvotāju pieredzi aprīkojuma kalpošanas laiks ir 20-50 gadi;
• komforts un klusa darbība. Sistēmu kontrolē automatizācija;
• sūkņa uzstādīšanai nav nepieciešami apstiprinājumi, kas nepieciešami, piemēram, gāzes iekārtas uzstādīšanas laikā.

Norvēģijā un Zviedrijā 95% no visām mājām tiek sildītas ar siltumsūkņiem.

Šādas sistēmas priekšrocības ir daudz lielākas nekā trūkumi

Pie trūkumiem pieder:

• salīdzinoši augstās uzstādīšanas izmaksas un pats sūknis, šādas sistēmas atmaksāšanās ir atkarīga no tās darbības intensitātes;
• nepieciešamība piesaistīt speciālistus un izmantot īpašu urbšanas un citu aprīkojumu, lai aprīkotu ģeotermisko sūkni ar vertikālu ķēdi, kuras dziļums var sasniegt 200 m.

Kā pats izgatavot siltumsūkni

Siltumsūkņu izmantošana mājas sildīšanai ir izdevīga un ērta. Pieredze rāda, ka privātmājās, kuru dzīvojamā platība pārsniedz 400 kvadrātmetrus. m šāds dizains atmaksāsies dažu darbības gadu laikā, neskatoties uz augstām izmaksām. Pieticīgāku izmēru māju īpašnieki veiksmīgi izstrādā un uzstāda sava dizaina siltumsūkņus. Šeit ir dažas vadlīnijas šo noderīgo ierīču izveidošanai:

• Vispirms jums ir jārūpējas par, piemēram, kompresora iegādi, kas paredzēts gaisa kondicionēšanai. Parasti to piestiprina pie sienas.
• citu svarīgu dizaina daļu - kondensatoru - var veikt neatkarīgi. Lai to izdarītu, jums jāizgatavo spole no vara caurules (vismaz 1 mm bieza), kas tiek ievietota metāla vai plastmasas korpusā. Kā korpuss ir piemērots piemērota izmēra tvertne. Pēc spoles uzstādīšanas tvertnes puses tiek metinātas, uzstādot nepieciešamos vītņotos savienojumus. Iztvaicētājs parasti tiek uzstādīts arī uz sienas. Lai izgatavotu augstas kvalitātes spoli, jūs varat ietīt vara santehnikas cauruli ap piemērota diametra priekšmetu, gāzes balons ir diezgan piemērots. Lai nodrošinātu, ka attālums starp pagriezieniem ir vienāds, izmantojiet perforētu alumīnija stūri, uz kura ir piestiprinātas spoles spoles.
• šīs iekārtas galīgā uzstādīšana: vara caurules lodēšana, freona iesmidzināšana utt. - jāveic tikai kvalificētam speciālistam. Neveiksmīgas darbības var sabojāt aprīkojumu, turklāt tās ir saistītas ar lielu miesas bojājumu iespējamību.
• pēc tam dizains ir savienots ar mājas iekšējo apkures sistēmu.
• tad tiek uzstādīta un savienota ārējā ķēde, šī procesa īpašības ir atkarīgas no siltumsūkņa veida.

Pirms siltumsūkņa palaišanas tas nesāpēs diagnosticēt mājas elektroinstalācijas un skaitītāja stāvokli. Vecais un novecojušais aprīkojums ir jānomaina. Pieņemamais jaudas skaitītājs ir vismaz 40 ampēri.

Diemžēl ne katrs mājas apkures siltumsūknis atbilst īpašnieku cerībām. Visbiežāk tas notiek pareizu termodinamisko aprēķinu trūkuma dēļ. Rezultāts ir sistēma ar nepietiekamu jaudu vai pārmērīgi jaudīgu iekārtu izmaksas nepamatoti pieaug. Lai izvēlētos sistēmu ar piemērotu jaudu, ir jāņem vērā ēkas siltuma zudumi, kā arī daudzas citas īpašības. Šādi aprēķini jāuztic projektēšanas inženierim.

Siltumsūkņu izmantošanas rentabilitāte un iespējamība

Lai daudzus gadus sasniegtu ievērojamus apkures budžeta ietaupījumus, projektēšanas un uzstādīšanas posmā ir nepieciešams tērēt ievērojamus līdzekļus. Šādas apkures sistēmas atmaksa tiek kavēta laikā, tas ir atkarīgs no ekspluatācijas apstākļiem.

No vides saņemtā enerģija neprasa samaksu un ar to nebeidzas.

Ja mājā grīdas un sienas ir pareizi izolētas, tad siltumsūknis darbosies pēc iespējas efektīvāk. Siltuma zudumi nedrīkst pārsniegt 100 vati uz 1 kvadrātu. metrs.

Šis ir apkures izmaksu salīdzinājums, izmantojot dažādus enerģijas avotus.

Lai ietaupītu uz apkuri, jums ir jāizdod ievērojams daudzums siltumsūkņa uzstādīšanai

Ļoti izdevīgi ir iekļaut sūkni grīdas apsildes vai sienu sistēmā, kur darba temperatūra ir aptuveni 40 grādi. Par ietaupījuma indikatoru var uzskatīt apkures loka nepārkaršanu un dzesēšanas šķidruma sasalšanu, kad sūknis ir izslēgts, kas uzlabo sistēmas uzticamību un samazina negadījuma risku, kā arī profilaktisko un remontdarbu biežumu.

Šādas sistēmas uzstādīšanas izmaksas ir atkarīgas no vairākiem faktoriem:

• mājas apsildāmo telpu platība;
• sūkņa dizaina dažādība;
• apkures sistēmas un caurules mājā;
• siltuma zudumu indikatori.

Nelielai mājai 130 kvadrātmetru platībā. m, uzstādot sūkni ar augsnes siltuma ieplūdi, aprīkojuma izmaksas būs 450 000 p., bet uzstādīšana - 300 000 p.

Gaisa-ūdens sūknis maksās 300 00 r., Uzstādīšana būs 80 000 r. Šī ir vislētākā iespēja.

Instalāciju izmaksas sākas no 450 tūkstošiem rubļu.

Maksimālās izmaksas būs nepieciešamas dziļajai urbšanai ar zemu sasalšanas temperatūru un lielai mājas platībai, piemēram, 400 kvadrātmetriem. m., aprīkojums maksās 800 000 p., un uzstādīšana - 360 000 p. Izmaksas ietver visu projektēšanu un rakšanu, zemes darbus un visus sūkņa un apkures sistēmas elementus.

Materiāls atjaunots 03.03.2018