Pompy ciepła do ogrzewania domu: rodzaje i zasada działania

Alternatywne opcje ogrzewania obejmują rosnącą popularność pomp ciepła. Wysoki koszt wyposażenia i instalacji takiego projektu nie pozwala niektórym właścicielom domów prywatnych zminimalizować kosztów ogrzewania. Zdecydowanie powinni rozważyć wykonanie pompy ciepła typu „zrób to sam”.

Urządzenie i zasada działania

Niemal każde otaczające nas medium ma pewną ilość energii cieplnej, pod warunkiem, że jego temperatura przekroczy 1° C.Dlaczego nie wykorzystać tej energii do ogrzania własnego domu? Odbywa się to za pomocą pompy ciepła.

Opiera się na zasadzie działania pompy ciepła opartej na przenoszeniu ciepła ze źródła o niskim potencjale energii cieplnej na nośnik ciepła o wyższej temperaturze. W praktyce wygląda to tak:

1. Chłodziwo dostaje się do rurociągu, umieszczonego na przykład w ziemi i nagrzewa się o kilka stopni.
2. Następnie nośnik ciepła wchodzi do wymiennika ciepła (lub parownika) i przenosi zgromadzoną energię cieplną do obwodu wewnętrznego.
3. Czynnik chłodniczy (substancja o niskiej temperaturze wrzenia pod niskim ciśnieniem), która znajduje się w obwodzie zewnętrznym, jest podgrzewana w parowniku i przekształcana w gaz.
4. Następnie gazowy czynnik chłodniczy wchodzi do sprężarki, gdzie jest sprężany pod wysokim ciśnieniem. W tym samym czasie temperatura czynnika chłodniczego staje się jeszcze wyższa.
5. Gorący gaz dostaje się do skraplacza, gdzie przenosi energię cieplną do chłodziwa wewnętrznego systemu grzewczego domu.
6. Następnie czynnik chłodniczy, który utracił ciepło, jest zawracany do systemu w stanie ciekłym.

Działanie urządzeń chłodniczych opiera się na tej samej zasadzie, dlatego niektóre typy pomp ciepła w lecie mogą być z powodzeniem stosowane jako klimatyzatory, tj. Do chłodzenia pomieszczenia.

Pompa ciepła pozwala ogrzewać dom przy użyciu niskiej energii cieplnej otoczenia

Wideo: urządzenie i działanie jednostek termicznych

Rodzaje jednostek

Jasnym wyobrażeniem o opcjach projektowania pomp ciepła jest ich klasyfikacja według rodzaju chłodziwa na zewnętrznych i wewnętrznych konturach konstrukcji. Urządzenie może odbierać energię z:

• gleba;
• woda (zbiornik wodny lub źródło);
• powietrze.

Otrzymaną energię cieplną w domu można wykorzystać w systemie grzewczym, a także do podgrzewania wody lub klimatyzacji. Dlatego istnieje kilka rodzajów pomp ciepła, w zależności od kombinacji tych elementów i funkcji.

System wód gruntowych

Uzyskiwanie ciepła z ziemi jest uważane za jedno z najbardziej efektywnych dla tego typu alternatywne ogrzewanieponieważ już w odległości około pięciu metrów od powierzchni temperatura gleby pozostaje dość stała, jest ona mało podatna na zmiany warunków pogodowych.

Geotermalna pompa ciepła wykorzystuje specjalne sondy przewodzące ciepło

Jako chłodziwo w obwodzie zewnętrznym stosuje się specjalny płyn, który zwykle nazywa się solanką. Jest to związek przyjazny dla środowiska.

Zewnętrzny kontur pompy ciepła woda / gleba jest wykonany z rur z tworzywa sztucznego. Możesz umieścić je w ziemi poziomo lub pionowo. W pierwszym przypadku może być konieczna praca na dużym obszarze, od 25 do 50 metrów kwadratowych. m na kilowat mocy pompy. Obszary zarezerwowane dla kolektora poziomego nie mogą być wykorzystywane do celów rolniczych. Tutaj dozwolony jest tylko podział trawnika lub sadzenie rocznych roślin kwiatowych.

Do budowy pionowego zbiornika potrzebna będzie liczba studni o głębokości 50-150 metrów. Ponieważ temperatura gleby na tej głębokości jest wyższa i bardziej stabilna, taka geotermalna pompa ciepła jest uważana za bardziej wydajną. W tym przypadku do przenoszenia ciepła stosowane są specjalne sondy głębokościowe.

Pompa woda-woda

Ciepło może być równie skutecznym wyborem. pompuj wodę, ponieważ na dużych głębokościach temperatura wody pozostaje dość wysoka i stała. Jako źródło energii cieplnej o niskim potencjale można zastosować:

• otwarte zbiorniki (jeziora, rzeki);
• wody gruntowe (studnie, studnie);
• ścieki z przemysłowych cykli technologicznych (odwrotne zaopatrzenie w wodę).

Nie ma zasadniczych różnic w projektowaniu pomp ciepła gleba-woda lub woda-woda. Najniższy koszt będzie wymagał budowy pompy ciepła wykorzystującej energię otwartego zbiornika: rury z płynem chłodzącym muszą być dostarczane z ładunkiem i zanurzone w wodzie. Wykorzystanie potencjału wód podziemnych będzie wymagało bardziej złożonego projektu. Może być wymagana dodatkowa studnia do odprowadzenia wody przepływającej przez wymiennik ciepła.

Korzystanie z pompy ciepła woda-woda w otwartym stawie może być bardzo korzystne.

Opcja uniwersalna „powietrze-woda”

Według wydajności pompa ciepła powietrze woda gorszy od innych modeli, ponieważ w zimnych porach roku jego moc jest znacznie zmniejszona. Jednak do jego instalacji nie wymaga skomplikowanych wykopów lub budowy głębokich studni. Konieczne jest jedynie wybranie i zainstalowanie odpowiedniego sprzętu, na przykład bezpośrednio na dachu domu.

Pompa ciepła powietrze-woda może być instalowana bez długich prac instalacyjnych

Niewątpliwą zaletą tego projektu jest możliwość ponownego wykorzystania ciepła, które opuszcza pomieszczenia ogrzewane przez pompę ciepła powietrzem wywiewanym lub wodą, a także dymem, gazem itp. Aby zrekompensować brak mocy pompy ciepła w zimie, należy rozważyć alternatywne opcje ogrzewania.

Najtańszą opcją może być pompa ciepła powietrze-powietrze, której konstrukcja nie wymaga skomplikowanych prac w celu stworzenia tradycyjnego systemu ogrzewania wody w pomieszczeniach.

Przeczytaj więcej o tym typie pompy ciepła w naszym artykule:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Zalety i wady systemu

Instalacja pompy ciepła w domu i włączenie jej do systemu grzewczego lub stworzenie pełnoprawnej stacji grzewczej rozwiąże wiele naglących problemów i ma następujące zalety:

• jest to autonomiczny system grzewczy, którego jedynym scentralizowanym elementem jest połączenie z siecią energetyczną;
• ta metoda może znacznie zaoszczędzić na drogich nośnikach energii, które są tradycyjnie stosowane do ogrzewania i znacznie obniżyć koszty mediów.Średni współczynnik konwersji ciepła wynosi 3,5 - 4,5. Z 1 kW energii elektrycznej pompa wytwarza od 3 do 7 kW ciepła. Są to najwyższe stawki spośród wszystkich typów kotłów zasilanych dowolnym paliwem;
• system jest bezpieczny dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Pomaga uratować nieodnawialne zasoby energetyczne planety;
• bezpieczeństwo przeciwpożarowe i niepalność części. Kocioł nie przegrzewa się, nie eksploduje, nie pali się, nie emituje tlenku węgla;
• jedna pompa może wytwarzać zarówno ciepło, jak i zimno, zapewniając niezbędny mikroklimat w domu, a także podgrzewając wodę na potrzeby domowe;
• trwałość - zgodnie z doświadczeniem mieszkańców Europy, żywotność sprzętu wynosi 20-50 lat;
• komfort i cicha praca. System jest kontrolowany przez automatyzację;
• instalacja pompy nie wymaga zatwierdzeń, które są konieczne podczas instalacji, na przykład urządzeń gazowych.

W Norwegii i Szwecji 95% wszystkich domów jest ogrzewanych przez pompy ciepła.

Zalety takiego systemu są znacznie większe niż wady

Wady obejmują:

• stosunkowo wysoki koszt instalacji i samej pompy, zwrot z takiego systemu zależy od intensywności jego działania;
• potrzeba przyciągnięcia specjalistów i użycia specjalnego sprzętu wiertniczego i innego wyposażenia, aby wyposażyć pompę geotermalną w obwód pionowy, którego głębokość może osiągnąć 200 m.

Jak samemu wykonać pompę ciepła

Korzystanie z pomp ciepła do ogrzewania domu jest opłacalne i wygodne. Doświadczenie pokazuje, że w domach prywatnych o powierzchni mieszkalnej większej niż 400 metrów kwadratowych. m taki projekt zwróci się w ciągu kilku lat eksploatacji, pomimo wysokich kosztów. Właściciele domów o skromniejszych rozmiarach z powodzeniem opracowują i instalują pompy ciepła według własnego projektu. Oto kilka wskazówek dotyczących tworzenia tych przydatnych urządzeń:

• Najpierw musisz zadbać o zakup sprężarki, na przykład zaprojektowanej do klimatyzacji. Zwykle jest przymocowany do ściany.
• kolejna ważna część projektu - kondensator - może być wykonana niezależnie. Aby to zrobić, musisz wykonać cewkę z miedzianej rury (o grubości co najmniej 1 mm), która jest umieszczona w metalowej lub plastikowej obudowie. Zbiornik odpowiedniej wielkości nadaje się jako obudowa. Po zainstalowaniu cewki połówki zbiornika są spawane, mocując niezbędne połączenia gwintowe. Parownik jest również zwykle montowany na ścianie. Aby wykonać wysokiej jakości cewkę, można owinąć miedzianą rurę instalacyjną wokół obiektu o odpowiedniej średnicy, butla gazowa jest całkiem odpowiednia. Aby upewnić się, że odległość między zwojami jest taka sama, użyj perforowanego narożnika aluminiowego, na którym zamocowane są cewki cewki.
• końcowa instalacja tego urządzenia: lutowanie rurki miedzianej, wtrysk freonu itp., powinna być wykonywana tylko przez wykwalifikowanego specjalistę. Niewłaściwe działania mogą uszkodzić sprzęt, ponadto wiążą się z dużym prawdopodobieństwem obrażeń ciała.
• następnie projekt jest podłączony do wewnętrznego systemu grzewczego domu.
• następnie obwód zewnętrzny jest instalowany i podłączony, cechy tego procesu zależą od rodzaju pompy ciepła.

Przed uruchomieniem pompy ciepła nie zaszkodzi zdiagnozować stan instalacji elektrycznej i licznika w domu. Stary i nieaktualny sprzęt należy wymienić. Dopuszczalny miernik mocy wynosi co najmniej 40 amperów.

Niestety nie każda pompa ciepła do ogrzewania domu spełnia oczekiwania właścicieli. Najczęściej wynika to z braku poprawnych obliczeń termodynamicznych. Rezultatem jest system o niewystarczającej mocy lub koszty nadmiernie mocnego sprzętu rosną nieracjonalnie. Aby wybrać system o odpowiedniej wydajności, należy wziąć pod uwagę straty ciepła w budynku, a także wiele innych cech. Takie obliczenia należy powierzyć projektantowi.

Opłacalność i wykonalność zastosowania pomp ciepła

Aby osiągnąć znaczne oszczędności w budżecie na ogrzewanie przez wiele lat, konieczne jest znaczne wydatkowanie środków na etapie projektowania i instalacji. Zwrot takiego systemu grzewczego jest opóźniony w czasie, zależy to od warunków pracy.

Energia pobierana ze środowiska nie wymaga zapłaty i na tym się nie kończy.

Jeśli podłoga i ściany są odpowiednio izolowane w domu, pompa ciepła będzie działać tak wydajnie, jak to możliwe. Strata ciepła nie powinna przekraczać 100 watów na 1 kwadrat. metr.

Poniżej przedstawiono porównanie kosztów ogrzewania w przypadku korzystania z różnych źródeł energii.

Aby zaoszczędzić na ogrzewaniu, musisz wydać znaczną część na instalację pompy ciepła

Bardzo korzystne jest włączenie pompy do systemu ogrzewania podłogowego lub ścian, w których temperatura robocza wynosi około 40 stopni. Wskaźnik oszczędności można uznać za brak przegrzania obwodu grzewczego i zamarznięcia płynu chłodzącego po wyłączeniu pompy, co poprawia niezawodność systemu i zmniejsza ryzyko wypadku oraz częstotliwość prac zapobiegawczych i naprawczych.

Koszt instalacji takiego systemu zależy od kilku czynników:

• obszar ogrzewanych pomieszczeń domu;
• różnorodność konstrukcji pomp;
• systemy grzewcze i rury ułożone w domu;
• wskaźniki utraty ciepła.

Dla małego domu o powierzchni 130 metrów kwadratowych. m przy instalacji pompy z poborem ciepła do gleby koszt sprzętu wyniesie 450 000 p., a instalacja pociągnie 300 000 p.

Pompa powietrzno-wodna będzie kosztować 300,00 p., Instalacja wyniesie 80 000 p. Jest to najtańsza opcja.

Koszt instalacji zaczyna się od 450 tysięcy rubli.

Maksymalne koszty będą wymagane w przypadku głębokiego wiercenia o niskiej temperaturze zamarzania i dużej powierzchni domu, na przykład 400 metrów kwadratowych. m. Sprzęt będzie kosztował 800 000 p., a instalacja - 360 000 p. Koszty obejmują cały projekt i wykopy, prace ziemne oraz wszystkie elementy pompy i systemu grzewczego.

Zaktualizowano materiał 03.03.2018